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无人机航测技术在村庄规划中的应用研究黄富尧

发表时间：2021/6/10 来源：《基层建设》2021年第6期作者：黄富尧

[导读] 摘要：随着我国社会经济、科学技术的不断发展，无人机航拍技术已经应用于多个领域，并且取得了显著的效果。

        玉林市自然资源规划测绘信息院
        摘要：随着我国社会经济、科学技术的不断发展，无人机航拍技术已经应用于多个领域，并且取得了显著的效果。在工程项目中，测量测绘工作作为其中的重要环节，对于其精度的要求也越来越高，在传统的测量测绘工作中，常常存在因为人工问题而导致测量数据失真的情况，同时测量地形的复杂、工作量大导致工程进度受到限制，而通过无人机航拍技术能够有效减轻工作人员的工作量，同时大幅度提升测量数据精准性。
        关键词：无人机航拍技术；工程测量测绘；应用
        引言
        近年来，随着科学技术的不断发展，无人机航测技术具有机动灵活、作业成本低与高效快速等优势，在小区域高分辨影像获取方面有着明显优势，是传统航空摄影测量技术体系的有力补充，在工程测量领域中应用广泛。因此，为加大无人机航测技术的应用推广力度，提高技术应用水平，对无人机航测技术在工程测量中的应用现状进行分析，为从业人员提供技术指导。
        1技术原理
        无人机航测技术是将无人机作为飞行平台，在平台中配置高分辨率摄影仪器与激光雷达等装置，基于影像信息采集系统，远程控制机载设备开展测绘影像采集与同步传输作业，从而实时掌握测区情况。同时，影像信息采集系统由地面监控以及飞行控制系统加以组成。在无人机航测期间，地面监控系统负责对所获取影像信息进行整合预处理、质量检测、构建三维立体模型与生成核线影像。而飞行控制系统负责操控无人机按预定航线飞行，将航线重叠度与旁向重叠度分别控制在70%与50%。在特殊情况下，工作人员远程控制无人机躲避障碍物与修改航线。
        2技术优势
        2.1机动灵活
        与传统航空摄影测量技术相比，无人机航测技术具有快速航测反应能力，无人机往往处于低空飞行状态，飞行质量、机身颠簸度与测量精度并不会受到气候条件的明显影响，且空域申请较为便利。同时，在无人机飞行期间，当出现风向变化时，虽然会对无人机飞行线路造成影响，但依靠飞行控制系统，可以在短时间内对无人机航线进行修正处理，以减小外部环境对测量精度造成的影响。此外，无人机作为一种小型飞行器，对起降场地要求较低，仅需在一段较为平整的路面，即可安全完成无人机起降操作，并将升空准备时间控制在15min以内。而在测区现场地质条件过于复杂时，无法通过自力发射方式起飞时，工作人员还可选择采取弹簧起飞与垂直起飞方式，向无人机提供充足的升力。
        2.2测量精度高
        在无人机航测系统中搭载有数字彩色航摄相机与数码相机等设备，在系统运行期间，可以持续获取超高分辨率的数字影像以及高精度定位数据，并将数据信息生成三维景观模型及三维正射影像图，最终测量的成像质量与精度都明显超过大飞机航拍测量成果。同时，无人机航测技术还可以切实满足不同类型工程测量任务的精度要求。例如，将无人机航测系统切换至低空遥感模式，在低空与超低空环境下完成测量作业，持续采集低空精准数据，满足应急救灾等测量任务的作业需求。同时，将系统切换至高空作业模式，持续获取高空信息数据，以满足资源勘测等类型测量任务的作业需求。
        3无人机航空摄影测量系统组成
        3.1软件系统
        首先，航线软件，航线软件决定无人机系统的运行方向以及精准度，同时属于信息收集关键环节，需要对作业范围、地形的特点、精度、测量参数进行预先的设定，按照重叠度、行高、地面的分辨率能够分析计算出无人机飞行的基线长度、曝光点等信息数据。其次，数据信息接收和处理软件。此软件是无人机系统进行测量外业最后一个环节，直接影响着图像处理质量。无人机在对地面影像进行获取时，会受到外界以及内部因素影响，为能够确保图像的质量，通常会对原始拍摄影像加以预处理，比如图像增强、图像校正等。

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        3.2硬件系统
        首先，机载系统，无人机航空测量技术的实现是将航空技术和测量技术、遥感技术、定位技术相互融合的产物，其中无人机主要是用于对航空测量系统搭载，是作为一个平台，确保整个系统能够得到有效应用的基础，其中主要包括，数字摄影、飞行控制、无人机、通信等系统。在进行测量工作时，首先对系统进行设置，之后系统会根据预设航线飞行，从而完成预设任务，并且将飞行的状态、高度、气象等情况传送至监控系统。其次，地面监控系统，监控系统对飞行平台能够平稳运行起到关键作用，包含电台、计算机、电子通信、飞行控制等设备。工作时，无人机将收集到的数据信息传送至监控系统，并在地图上显示无人机位置、路线、速度、高度等参数，从而让工作人员能够对无人机进行精确的控制。
        4无人机航拍技术在工程测量测绘中的应用
        4.1航线规划和范围确定
        在一般情况下，无人机飞行器的飞行时间最长可达一小时，去除飞行器起飞和降落的时间，需要将飞行器实际飞行时间控制在50分钟内，避免因为飞行器能源耗尽而出现坠机情况，为能够有效控制飞行器飞行时间，首先需要进行航线规划工作，并对无人机测量测绘工作范围进行合理的规划，从而确保航空测量测绘工作的全面、完整。
        4.2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。
        4.3数据处理
        在无人机航测数据处理环节，主要分为数据准备以及数据解算步骤。其中，在数据准备步骤，工作人员将无人机航测系统中所存储测绘影像数据进行导出，对航拍位置以及影响数据进行处理，如调整旁向倾斜角与分类整理航测数据信息等。同时，对影像数据质量与无人机整体情况加以检查评估，如贴线率及姿态角度，如果评估结果不佳，表明所获取测绘影像的完整度与成像质量较差，在必要情况下进行复飞。而在数据解算步骤，根据已知数据信息构建位置坐标体系，绘制位置坐标图，将坐标值与测区现场实际位置加以匹配处理。随后，对相应参数进行处理规划，基于控制点位置选择坐标体系，并完成DOM数据处理作业即可。
        4.4绘制地图
        对无人机传输的数据信息加以分析建模，应用三角测量系统构建立体模型，将信息数据带入，得到核线影像，对图像进行编辑，按照比例对结果加以确定。另外在数字地图绘制的过程中还需要将一些细节部分放大标注，然后进行验证确保测量信息的准确性，最后绘制相应的数字地图。
        结语
        在现代工程项目中，为全面提高工程测量精度及作业效率，突破传统技术的应用局限，企业必须提高对无人机航测技术的重视程度及应用力度，深入了解技术原理与优势特点，结合工程情况针对性制定无人机航测技术方案，保证航测过程科学合理。
        参考文献
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        [2]潜军伟，毛铭祺，江一帆.浅谈无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用[J].世界有色金属，2018(22)：237-238.
        [3]李涛.论无人机航测技术在工程测量中的应用[J].山东工业技术，2019 (7)：103-103.
        [4]高磊.无人机航测技术在工程测量中的应用[J].工程技术研究，2019，4(19)：56-57.