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试析工程测绘中无人机航拍技术的应用

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：周典坤

[导读] 摘要：随着我国科学技术的迅速发展，工程测绘新技术在工程建设中得到了广泛应用。

        广东德正工程管理有限公司 528000
        摘要：随着我国科学技术的迅速发展，工程测绘新技术在工程建设中得到了广泛应用。近年来，技术人员通过引入无人机遥感技术，大大地提高工作效率，实现工程项目全方位的精准测量。文章简要地阐述了无人机航空摄影测绘技术的优势，从而进一步就无人机航拍技术的系统组成进行分析，在此基础上，提出了无人机航拍技术在工程测绘中应用问题及注意事项。
        关键词：无人机技术；航拍；工程测绘；应用
        在工程建设之前，先要做好工程测绘工作，因为这直接关系到工程施工的优化。近年来，随着我国科学技术的不断进步，新型的测绘技术在工程测绘中得到了广泛应用，其中，无人航拍技术由于具有测绘时间短、测绘准确性较高、数据信息可靠等优点，从而在工程测绘中的应用。本文通过自身的工作实践，就无人机航拍技术在工程测绘中的应用进行了探讨。
        1 无人机航空摄影测绘技术
        无人机技术在工程测绘中的应用，能够实现短时间内获取准确、可靠的测绘信息，有效地解决工程测绘中小面积低空摄影问题。无人机航空测绘技术在工程中的操作步骤主要包括三个方面：野外像控点的布设和测绘、取得测区影像数据、内业空三加密以及数字测图。在这三个方面中，内业空三加密是最关键的一个环节，这一环节主要是对影像、记录影像大地的坐标以及3个角元素文件、DEM数据、各种坐标等资料进行加密处理并将其输出，这是因为这些数据是后期进行数字测图的依据。
        2 无人机技术在测绘工程中的应用优势
        （1）测绘效率较高。与传统的测绘模式相比，无人机技术应用范围较广，适应性强。施工单位在对施工区域进行测绘的过程中，一旦遇到突发事件，可以利用无人机来进行解决，有效地缩短了问题解决的周期，避免出现重大经济损失。无人机遥感技术可以快速解决各类突发事件，在测绘领域效果显著，能够为技术人员规避一系列的风险因素。
        （2）信息处理迅速。技术人员利用无人机对目标区域进行测绘时，可以敏锐的捕捉各类目标对象，提高测绘结果全面性。在以往的测绘工作中，时常出现范围领域不明确等问题，难以保障测绘工作的精准程度。而无人机配备了高分辨率的摄像设备，能够对目标区域进行更加全面精准的信息采集，为测绘人员提供完善的技术支持。
        （3）监测尺度较大。由于无人机技术发展迅速，各类硬件设备和软件系统不断升级，技术人员可以借助更加完善的无人机技术进行目标监测，根据测绘工作的具体要求，灵活调整监测尺度，不仅能够精准控制测量范围，同时具有良好的伸缩性。另外，无人机技术能够实时反映出目标区域的真实状态，借助三维成像技术进行可视化表达，为作为工作者提供完善的参考依据。
        （4）具有较高的开放性。在开展实际的工程测绘工作时，采用单一的遥感技术无法保证测绘工作的实施效果。技术人员需要将无人机遥感技术与常规的遥感技术进行紧密结合，利用无人机技术的可拓展性来提高应用效果，真正做到优势互补，解决单一遥感技术存在的弊端，满足实际的工程测绘需要。
        3 无人机航拍技术的系统组成
        （1）遥感信息采集系统：1）无人机遥感平台主要是将无人机与航空数码相机结合而成的，借助这一平台就可以使用IMU(惯性测绘)/GPS (全球定位系统)技术实进行航空摄影。遥感信息采集系统和遥感信息处理系统这两部分是无人机遥感测绘系统中最为常见也是最主要的组成部分。
        2）飞行控制系统，这一系统主要是科学地利用定位导航技术获取位置信息，以便对无人机的加速度计、陀螺等位置进行确定，之后经过必要的工作流程对无人机进行数字化监控，从而更好地完成测绘信息采集的任务。
        3）地面监控系统，主要由全向天线、监控软件、供电系统、便携式计算机等构成，具体来说是连接机载飞控系统与数据链，实现无人机飞行过程中的信息传递。
        （2）遥感信息处理系统
        1）对遥感像片以及任务航摄的规范表、相机检定参数等相关数据文件进行整合与处理。
        2）空中三角测绘系统的作用主要是融合已经提前规划好的航带列表，并确定这些行列表之间的关系。
        3）对影像进行内定向，通过布局影像间连接点、量测像控点、自动空三加密平差计算，从而建立更为完整的三维立体模型，实现定向和核线影像生成。
        4）三维建模系统，通过将测绘技术得到的地形信息以及数据分析与处理的结果输入到三维建模系统中去可以将地形三维虚拟化，并使其可视化。
        3 无人机航拍技术在工程测绘中的应用
        无人机航空摄影技术在工程测绘工作中的应用，应当选划定测绘范围和区域，并明确飞机的起飞、降落位置与空间准备，从而确保后续的测绘工作能够顺利开展，并取得清晰准确的测绘成果。
        3.1 规划航线与测绘范围
        一般来说，无人机最长飞行时间能够达到1h，从中除去航空飞行拍摄中飞机的起降时间，需要将整个拍摄过程控制在约50min以内，才能够避免发生无人机出现能源耗尽问题，从而避免发生坠机等恶性事故。为了能够有效控制拍摄时间，可以通过合理设计规划航线。
        另外，为了确保无人机的航空测绘工作能够完整全面，还需要做好对于工程全境测绘区域的合理规划。可以从空中进行俯瞰，根据实际需要，将测绘区划分为两边等距的、长条状的区域，然后分别在该区域的四个角上设置标志，依据飞机实际的飞行时间、航距以及飞行速度，来合理设计整个航拍的具体流程。
        3.2 建立测绘区域控制网
        测绘区域控制网的建立是为了进一步精细化测绘工作。以某电力工程无人机航空摄影测绘为例，依据测绘所获得地图的大小，建立相应规模的控制网，并在该控制网的区域中，设置GPS坐标点，以此建立三维坐标系，便于采用坐标的方式，表述该区域中各个点的方位，从而为后期的数据处理提供便利。而在此过程中，还需要注意核对坐标、路线计算的准确性，从而确保提高了测绘水平，确保测绘工作质量。
        3.3 无人机航摄影像数据处理
        无人机航摄影像数据处理流程见图1。
        （1）影像比例纠正( CCD畸变系数β)。不同于影像的坐标，相机坐标测绘要求预先针对影像进行畸变差的纠正。而纠正工作的相关参数包括主点坐标( I0，J0) ，对称畸变的参数( K1，K2)，非对称畸变的参数( P1，P2)，CCD 非正方形比例系数α以及CCD非正交性畸变系数β。
        （2）DEM数据匹配(正射影像)。实现DOM的基础，在于生成测区地表的DEM模型，该影像处理流程见图2。通过对该模型进行正射投影，即可实现DOM。就当前的技术而言，许多勘测单位倾向于使用Pixel Grid软件，该软件能够自动采集、匹配具有多模型、多重叠特征的DEM栅格数据，从而保证测区上方DEM点位全部切准地面。因此可以以测区为单位，创建像对正射影像，为整测区像片生成正射影像。

        图1 无人机航摄影像数据处理流程图
        4 结语
        综上所述，无人机航空摄影测绘技术通过借助无人机对待测区域进行全方位航空拍摄，从而获取该区域的地形信息，以达到工程测绘目的，为后续的测绘工作提供可靠的数据信息。与传统的航拍测绘技术相比，无人机航拍测绘技术具备测绘准确、成本低、安全性高等优点，从而在工程测绘中得到广泛的应用。本文通过探讨了无人机航拍技术在工程测绘应用中注意问题进行分析，为今后工程测绘工作提供借鉴。
        参考文献
        [1]陈智.浅议无人机航拍的应用[J].时代金融，2016(5X)：210-211.
        [2]董培，石繁槐.基于小型无人机航拍图像的道路检测方法[J].计算机工程，2015(12):36-39  