无人机航测技术在工程测量中的应用分析

无人机航测技术在工程测量中的应用分析

焦小建 张壁 焦旺

陕西省水利电力勘测设计研究院 陕西西安 710001

摘要：无人机航测技术的发展，有力的促进了基础测绘工作的发展，能显著提高测绘相关工作质量和效率，尤其在各类比例尺地图测绘中发挥积极作用，提高了测图的自动化程度以1:2000比例尺地形图的测绘为例，介绍了无人机航测技术的应用于地形图的生产过程，并通过工程实践对大比例尺地形图精度进行验证，为测绘从业者提供相关建议和参考，提高生产效率。

关键词：航测；基础测绘；地形图

中图分类号：P231　　 文献标识码：A

1 引言

我国正在推进现代化建设，项目数量逐步增加，测绘工作为工程的设计和施工提供重要的数据及资料支撑，保障施工质量和安全，起到了有效的辅助性作用。随着相关科学技术的飞速发展，工程测量领域获以革命性的技术更新。特别是近年来，无人机遥感技术在各种工程测量活动中已得到广泛应用，方便测量内外业的开展，同时，保证了测绘生产质量。

2 无人机系统的特点

无人机测量技术和传统的航测技术相比较，它具有以下优势：（1）在对后续处理工作时，能够按照相关的需求增强数据的后续处理能力，可靠性非常强；（2）在无人机升空时，不需要花费过多的时间，因为它体积小，且携带十分便利，在使用时可以不受场地的限制；（3）在信息获取方面，在进行大比例尺测绘时，无人机因为飞行高度并不是很高，所以能够得到精度很高的大比例尺影像，被广泛应用于小范围测绘中；（4）在人力使用成本方面，在平台搭建以及作业的过程中都不需要很多的人力，无人机航测技术不需要很多的工作人员操控，因为它是无驾驶操作，这就在很大程度上节省了测绘的成本。

3 无人机技术的应用要求

第一，系统全面检查。对所配置数码相机与数字彩色航摄相机等设备的运行状态进行检查，及时发现并解决设备潜伏故障。同时，根据工程测量作业需求，对无人机航测系统结构与使用功能进行优化调整。第二，对测区现场环境进行初步勘察，判断是否具备无人机起降条件，结合地质地貌结构与气候条件来规划无人机航线。第三，在无人机航测期间，工作人员必须严格遵循技术流程，禁止出现违章操作与私自篡改航测流程等问题。

4 无人机航测技术在工程测量中的应用

4.1 无人机调试

（1）运行调试，根据实际无人机机型特点、控制状态，开展相应的调试操作，保证最终结果的准确性。（2）计算产生的误差，该类操作可通过相关软件应用进行，通过地形地貌图校准无人机运行坐标。（3）实际飞行作业工作执行前，应检查无人机电池所剩电量，如果存在电池电量不足问题，应立即进行充电处理，避免对后续的作业产生影响，以维护主体作业的完整性。

4.2 航空摄影

航测无人机在测区上空飞行，测量质量比较容易得到保证，原因在于所受到的外界环境干扰普遍较小。但从减少测量粗差以及不必要的误差影响角度看，应该提前掌握测区的地形地貌信息，水系、交通、管线、地貌、植被、居民地等地形图要素，将其概略分布情况进行明确；然后再设置合理的飞行航线，选择合适的工作时间。关于工作时间，需要结合测区的风力、风向、降雨、起雾、云系高度、光照强度、太阳高度角等信息进行选择，一般最适宜在晴朗、风阻低、云雾少、无尘沙飞扬、大气透明度高的天气进行航空摄影作业。为了获取最佳的航拍影像效果，航测无人机在飞行的过程中，还应不断地对其摄影设备的焦距、像幅进行调整。

4.3 空中三角测量

在测量三角形时，因为该测量工作需要选取连接点、转测加密点等，所以采用传统的作业方法，除了需要大量的辅助操作，还需要花上大量的工作时间，工作量提升幅度并不明显。随着无人机航测技术的不断发展，空中三角测量技术的不足得到了更好的改善。在测量自动空中三角时，有效简化了作业过程，很多内容在计算机上操作就可以完成。目前，空中三角测量工作越来越智能化，在做好同名点和连接点的选取工作的同时，还能剔除一些粗差。简而言之，通过计算机操控，系统可以将超限的点位自动剔除，做到既迅速又准确。工作人员在选择保留的加密点时，根据实际测区需求进行选择，它将有效地实现立体影像的对接，从而进一步提升加密点质量，最终全面发挥空三加密环节作用。新型空三加密优势：具有非常高的自身自动化程度，且作业速度快，可以降低内部的工作量。它不但在不同复杂地形的适应能力方面有提升，也有较高的加密精度。

4.4 数据采集与测绘影像的获取

在无人机航测期间，工作人员远程对无人机航测系统进行控制，或是基于程序运行准则，采取多元化无人机航摄手段持续获取测区内所拍摄的影像资料，常用无人机航摄手段包括竖直摄影像、多基线摄影、交向摄影以及倾斜摄影等。随后，对多视影像数据进行匹配处理，在数据匹配结果基础上构建空中三角测量网络，对数据进行光束平差处理。与此同时，在必要情况下，可选择使用DOM与DEM等产品，依靠无人机航测系统自动开展数据采集与测绘影像获取作业。

4.5 优化网络传输

在测绘工程测量中应用无人机遥感技术，可实现网络传输的优化设计，可提升测绘技术应用效果和应用质量。相关测绘技术人员需要保证信号接收装置始终处于良好的运转状态，并全面改进应用计划，避免在恶劣气候环境下开展测绘操作。进行信号接收装置安装时，主要以就近高位为主。在海拔较高的区域，工作人员可在天线设计区域增设一个信号接收装置。在上述操作的作用下，可保证信号的稳定传输，强化信号完整性，推进测绘流程顺利进行，避免出现信号传输误差问题。

4.6 无人机航摄数据后期处理

事实上，对外业影像数据所反映的信息进行分析、归类等处理的过程，始终具有人机交互特点，充分折射后续生产的智能化程度，这要求在提高信息处理质量的同时，兼顾提高信息处理的效率。例如，在当前工程测量活动中，矿山测量较为常见，对整个矿区应用无人机遥感技术进行数据采集，可以高效地获取地面信息，事后使用配套的商业软件进行数据处理，可以高质量地生成DOM、DEM、DLG等产品，体现现代测绘手段的便捷性、精确性。与传统的工程测量技术比较，数据信息的后期处理环节所采用的技术手段变化大，基本上取代了大量的人工操作。传统技术的缺点较多，效率之低造成时间浪费，同时，精度还不完全得到保证，明显不利于测绘任务的顺利完成；现代技术的针对性较强，特别是云端协同、智能共享，充分加速技术融合，有效避免这类问题的发生。所以，无人机遥感技术后期处理的本质，是专业软件开发与应用的具体实现，反映软件执行功能深化、算法优化、操作简化的技术路线。另外，工作人员需要适当地接受航测理论基础培训，有助于保证后期处理的专业性，以及测绘成果的及时性。

5 结束语

无人机测绘技术不但有较短的测绘周期，而且在操作方面更具便携性，比传统航空摄影测绘更具优势，整体绘制成本较低，并有广泛的应用前景。目前，其在许多实际测绘中已经得到应用。长时间的应用积累，证实了它在大比例的地图绘制中能够获得更好的效果。

参考文献：

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