無人機技術在測繪工程中的科學實施分析

田世華

摘要：隨著我國信息技術發展水平不斷進步，無人機技術越來越精進，在測繪工程中發揮的作用也越來越重要。測繪工程屬于國家重點工程，國家進行規劃、建設及其他工作都需要用到測繪工程，測繪的準確性在一定程度上影響著國家相關工作的有效性。將無人機技術應用于測繪工程中，不僅能夠大幅度提高測繪數據的準確性，還能夠促使國家測繪水平不斷提高，為相關工作奠定一定的技術及數據基礎。

關鍵詞：無人機技術；測繪工程；科學實施分析

一、前言

近年來隨著發展需要，國家各部門對測繪信息的需求量不斷增加，對于測繪信息準確程度要求不斷提高，測繪工程中比較重要的兩方面是工程測量和地形測量，無人機技術能夠很好地進行相關測繪工作。無人機技術全稱為無人機航測遙感技術，該技術能夠自動獲取數據信息智能反饋至總系統，地面影像圖片可以直接向相關技術人員傳輸，為測繪工作提供了極大的便利。隨著科學技術不斷進步，無人機測繪技術不斷發展，測繪效率及速度不斷提高，在當下測繪工程中發揮著不可替代的作用。

二、無人機技術簡介

（一）無人機概況

無人機（如圖1）指的是依靠無線電遙控設備和自備的控制裝置，開展飛行操作的不載人飛行器。目前，隨著我國科技發展日趨進步，無人機類型不斷增加，常用的無人機主要有無人直升機、多旋翼無人飛行器及固定翼無人機等[1]。

無人直升機能夠垂直起降，同時可以沿飛行剖面飛行，靈活性高，同時能夠自由懸停。多旋翼無人飛行器也被叫做多旋翼直升機，直升機機身上均勻分布了兩個或者兩個以上螺旋槳，其具有的懸停功能能夠對懸停狀態下的場景進行拍攝，多用于航空攝影。固定翼無人機的動力能源為電池，相較于以上兩種無人機來講隱蔽性更強，適用于高清航空攝影測量[2]。

（二）無人機技術

無人機技術全名為無人機遙感技術，技術載體為無人機[3]。技術能夠應用多個傳感器獲取并整合信號，依靠信息技術進行數據分類、處理及分析，無人機遙感技術的基礎為信息技術網絡技術，具體技術為無人機技術、遙感技術和相關通信技術，技術整合能夠對空間遙感信息進行獲取，幫助相關單位工作人員開展對應工作[4]。

技術優勢在測繪工程測量中非常明顯，在獲得地理信息、環境監測、調查地質地貌等工作中都發揮著十分重要的作用，在救災活動、城市規劃輔助等工程中同樣發揮著不可替代的作用，應用無人機遙感技術，技術檢測的準確度大幅度提升，為相關工作開展奠定了良好的技術和數據基礎。無人機遙感技術包含遙感器、輸入設備、輸出設備及遙感信息處理平臺，類型劃分為微波遙感、光遙感及紅外線遙感。無人機遙感技術相較于其他技術來講，在測繪范圍更廣、測繪速度更快的同時，信息處理和分析準確性更高[5]。

無人機遙感技術結合最先進的通信、遙感傳感及無人駕駛飛行技術，能夠對地質地貌信息進行自動采集，采集的信息主要有自然環境、國土資源等，同時，技術還具備遙感數據處理、建模及應用等功能[6]，如表1所示。

三、無人機技術在測繪工程中的應用優勢

（一）地形測量效率高

測繪工程涉及多項工作，其中比較關鍵的工作之一為地形測量，技術人員要獲取區域準確的地形數據信息，需要親自前往區域進行實地勘測工作，測繪工程區域的地質勘測需要嚴格按照相關規定和要求，這樣技術人員才能在保證自身勘測安全的基礎上確保測量數據的準確性，但是盡管技術人員嚴格按照要求開展勘測，一些隱蔽區域的勘測仍然存在問題，將無人機應用在地形勘測過程中，不僅能夠幫助技術人員減少工作量，還能夠提高地形勘測效率，無人機能夠自動采集勘測區域各項地形數據，并將采集到的數據實時傳輸給相關技術人員，相較于傳統測繪技術，數據的準確性和全面性都有提高。

（二）測量速度快、精確度高且成本低

相關單位在測繪工程中應用無人機遙感技術能夠對信息進行高速度采集，采集結果會以圖片的形式傳遞給技術人員。無人機測繪技術相較于其他技術，分辨率和處理效率都更高，數據處理相當便利，無人機測繪技術的成像速度相較于其他技術更快，DPGrid能夠大幅度提升無人機數據測量速度，這一技術與無人機技術相結合，速度能提升8倍以上。技術人員在測繪工程中如果應用傳統測繪技術開展相關測繪工作，需要三個月。但是在測繪工作內容相同的情況下，應用無人機遙感技術只需要二十天左右就能完成，且測繪結果精度和準確性都遠遠高于傳統測繪技術。經過測繪完成的圖片存在對應坐標數據，圖片上標注的點在實際地形中都能夠準確對應。

此外，無人機測繪技術相較于其他測繪技術科技含量更高，無人機測繪技術一卡通導航控制系統能夠使無人機在一段時間內保持較高水平運行狀態，為保證測量精度，設備通常情況下會裝設精度相當高的拍攝設備，設置多功能拍攝功能，因此相關單位在測繪工程中應用無人機測繪技術能夠進行多角度拍攝，測試角度、俯視角度及傾斜角度的需求基本上都能夠實現。相關單位在測繪工程開展過程中，需要對區域地質、地形相關情況進行實時測繪，測量規模大、要求高，傳統測繪主要依靠人力，因此大規模測繪工程開展起來比較困難，測繪的準確性也得不到保障。但是，在測繪工程應用無人機測繪技術，上述問題都可解決。無人機測繪技術檢測范圍廣，還能夠利用三維模式對檢測尺度進行延伸。同時，規模較大的測繪工程往往需要大量資金，對于相關單位來講后期資金周轉會比較困難，但是無人測繪技術能夠有效減少人工投入，項目資金會大幅度降低。

四、無人機技術在測繪工程中的應用局限性

（一）傳感器精度和限制

1.傳感器分辨率的局限性

傳感器分辨率是指無人機搭載傳感器在測繪任務中能夠捕捉到的最小可分辨空間尺寸。盡管無人機傳感器技術不斷進步，但仍存在一些局限性，如傳感器分辨率受制于光學設計和感光元件的物理特性，包括像素大小和光學系統的質量。這些因素限制了傳感器在捕捉細節和小尺度特征時的能力。另外，在低空測繪任務中，無人機傳感器與地面之間的距離較近，物體的特征可能在傳感器到達之前就被遮擋或模糊，最終可能導致分辨率下降。

2.傳感器測量誤差和精度的限制

在測繪工程中，傳感器測量誤差和精度是無人機技術應用的另一個重要局限性。首先，姿態穩定性管理。無人機在飛行過程中會受到風力、氣流和機體姿態等因素的影響，這可能導致傳感器姿態不穩定，進而影響測量結果的精度。其次，GPS定位精度難以控制。無人機常常依賴GPS系統進行定位和導航。然而，GPS信號受到多路徑效應、信號遮擋和信號強度變化等因素的影響，可能引發定位誤差，從而影響傳感器數據的準確性。

（二）飛行參數與測繪結果的關系

1.飛行高度和地面分辨率的權衡

飛行高度是指無人機相對于地面的垂直距離，而地面分辨率是指在圖像或數據中能夠識別和表示的最小地面細節。在無人機測繪任務中，飛行高度和地面分辨率之間存在權衡關系，如較高的飛行高度可以覆蓋更大的地面范圍，但會導致地面分辨率下降，即無法捕捉到細微的地面特征。另外，部分測繪任務目的特殊，對高分辨率數據可能不是必需的，而是需要獲取大范圍的數據收集。在這種情況下，高度控制與清晰度平衡就很難把握。

2.飛行速度對地面覆蓋率和數據采集時間的影響

飛行速度是指無人機在空中的速度，它對地面覆蓋率和數據采集時間產生影響，如較高的飛行速度可以更快地覆蓋地面區域，提高測繪任務的效率和生產率。然而，過高的飛行速度可能導致圖像模糊，影響地面特征的識別和提取。另外，飛行速度還會影響數據采集的時間要求。較高的飛行速度可以在更短的時間內完成數據采集，但可能降低數據的質量和準確性。此外，快速采集的大量數據需要相應的數據處理和存儲能力。高速采集的數據可能需要更高的處理和存儲能力，增加了后續數據處理的復雜性和成本。

（三）復雜環境下的飛行限制

1.天氣條件對無人機操作的限制

強風和氣流可能對無人機的穩定性和操控性造成影響，增加飛行的風險，尤其在低空飛行時。高風速和劇烈氣流可能導致無人機的姿態不穩定，從而影響傳感器數據的準確性。另外，降雨、降雪以及低云層會降低無人機的可視性，增加飛行的難度和風險。降雨和降雪可能導致傳感器鏡頭模糊或被水滴遮擋，從而影響數據采集的質量。此外，極端溫度和濕度條件可能對無人機的電池壽命、電子設備和傳感器性能產生負面影響。如高溫條件下，無人機的電池壽命可能顯著降低，而極低溫度可能導致設備故障。

2.空域和地域的法律法規限制

無人機的飛行受到國家和地區的法律法規限制，如不同地區有不同的無人機飛行限制區域和空域分類，包括禁飛區、限制區和控制區等。這些限制可能受到軍事設施、機場、重要基礎設施等的保護，以及航空交通管制的需要。同時，無人機操作需要符合國家或地區的飛行許可和規范要求，可能涉及注冊、許可證要求、飛行計劃和報備程序等。一些特定地區和場景可能有額外的限制，如城市區域、人口密集區、自然保護區等。

五、無人機技術在測繪工程中的科學實施分析

（一）調整原有資料獲取、傳輸邏輯

1.區域影像資料

相關單位應用無人機測繪技術在相關區域測繪測量，需要依據目標測量具體情況進行調查分析，在這個過程中，技術人員需要確保無人機飛行路線和試飛設備的平臺契合性。無人機測繪技術相較于其他遙感影像技術特征較為明顯，無人機測繪技術應用過程中，無人機飛行的幅度很小，偏角較大，因此技術能夠實現測量目標多角度拍攝，依靠技術獲得的三維影像數據也更為準確。技術人員要確保測量效果，需要數碼相機拍攝的高清度。

相關單位在測繪工程中應用無人機測繪技術的時候，需要做好準備工作，包括試飛試驗和確定飛行路線。無人機測繪技術實際應用過程中，可能會影響周圍空中區域，技術人員要防止因為無人機測繪技術應用導致的安全事故，需要做好飛行預測與飛行軌跡控制工作，確保無人機能夠根據飛行路線開展飛行工作，無人機只有完全按照提前確定的飛行路線飛行，技術應用的安全性和可靠性才能夠得到保障。

無人機測繪技術在空中測繪中作用最為突出，可以自動處理測繪影像，相較于其他測繪技術，識別度和畫面處理性能都更加優越，對像控點的具體精度基本能夠把控，在進行一些比較隱蔽的區域拍攝時，效果會更好，測量精度和測繪完整性更高。

2.數據傳輸

測繪工程中相關單位應用無人機測繪技術需要注意測繪方式和測量結果之間的聯系。在測繪工程測量過程中，技術人員需要做好無人機操控工作，保證飛行質量和勘測信息的精度，將技術獲取結果與地圖數據進行校對，結合工程傳輸數據進行分析得出最終結果。技術人員在開展無人機布點過程中需要重視像控點中心的應用，像控點中心需要選擇白色漆或者是紅色漆，具體顏色依照工程實際項目選擇，顏色選擇的關鍵在于能夠幫助技術人員準確識別。像控點布置樣式主要有“L形”和“+”形兩種，圖形長度在80cm至 120cm， 寬度為15cm至20cm，“L”形的直角拐彎處多為坐標采集處。實際測繪工程中，誤差是不可避免的，因此技術人員需要從各個方面對測試結果進行優化，最大限度降低誤差率，確保無人機測繪技術能夠在測繪工程中真正發揮應有作用。

（二）數據采集

在無人機測繪技術出現以前，我國相關單位進行工程測繪應用的方法存在不少問題，其中最突出的問題是數據雜亂。數據雜亂意味著采集的測繪數據準確性無法滿足工程相關要求，會對后續工程開展造成一定影響。應用無人機測繪技術進行區域地理信息采集基本可以解決數據雜亂的問題。因為無人機測繪技術能夠實時測繪區域影像資料和實際飛行情況等數據，技術人員還能夠利用自動及手動加密結合的方式，提高地理信息安全性。此外，相關單位在建筑工程測量中應用無人機測繪技術進行信息采集，能夠大大節省數據篩選的時間，通過對無效信息和無用信息進行智能處理，在一定程度上對采集地理信息的精確性進行保障。設備在結束信息采集之后，無人機測繪技術可以定向操作測量，最大限度保障地理信息數據精度。

無人機測繪技術的主要作用是測繪數據，這也是工程測繪的關鍵，測繪的數據一旦出現問題，例如存在數據錯誤或者是數據重復問題，測繪工作的后續處理和優化都會受到影響，問題數據是無法在相關工作中發揮作用的。測繪數據采集后對數據的科學性判斷相當重要，只有剔除有偏差的和無用的數據，數據的科學性才能夠得到保障。應用無人機測繪技術還可以進行多次數據采集，能夠有效保證數據精度。

（三）完善測繪方法

目前測繪工程中應用的無人機遙感測繪技術是實時動態測繪法，這種測繪方法的基礎為無線傳輸技術，能夠對測繪現場進行實時監測，同時將數據自動傳輸給系統，方便技術人員進行核對。實時動態測繪法在測繪工程中發揮的作用相當重要，因為在實際測繪過程中，測繪結果會被各類因素影響，影響最嚴重的是自然環境，一旦發生自然災害，測繪區域各類情況就會發生變化，原先測繪的數據就不能再使用，遇到這種情況，技術人員要在設備上安裝GPS接收器，利用衛星系統對測繪區域進行監測，實時獲取區域變化情況，更新數據。

此外，相關單位在測繪工程中還可以應用無人機遙感測繪技術實施布網，布網能夠幫助技術人員清晰區域環境面貌。各個網點可以進行交會，組合成網狀測繪結果，這意味著數據監測和測繪的準確性都能夠達到相當高的水平。

（四）降低飛行限制對測繪的干擾

無人機在測繪工程中的飛行受到空域和地域的法律法規限制，可能涉及禁飛區、隱私保護、民用航空規定等。因此在飛行前，應了解并遵守所在地區的空域規定，獲取相關許可或飛行執照，以確保在規定的空域內進行飛行。利用無人機航空地圖和航空管理系統來規劃飛行路徑，避開禁飛區和限制區域。對于目標地域法規限制和隱私保護政策，則需要事先了解目標地區的法律要求和隱私保護政策，獲取必要的許可和授權，遵守數據采集和處理的規定。采取措施保護個人隱私，如模糊敏感信息、避免無意義的數據收集等。

六、結語

在國家對測繪準確性提出更高要求的背景下，相關單位需要提高對測繪工程的重視程度，在測繪過程中充分發揮無人機技術的作用，不斷精進無人機測繪技術，為我國測繪事業奠定良好的技術基礎，促使我國無人機測繪水平能夠更上一層臺階。

參考文獻

[1]吳磊.無人機傾斜攝影測量技術在農村不動產測繪中的應用分析[J].中文科技期刊數據庫（全文版）自然科學，2022（07）：229-231.

[2]郭爐杰.無人機技術在測繪工程中的應用和實踐[J].中文科技期刊數據庫（文摘版）工程技術，2022（01）：143-146.

[3]王勇，時林，劉恒.關于無人機技術在測繪工程中的應用與實踐[J].中文科技期刊數據庫（文摘版）工程技術，2021（09）：122-124.

[4]公建國，趙翔.無人機遙感技術在測繪工程測量中的應用闡述[J].中文科技期刊數據庫（引文版）工程技術，2022（12）：1-4.

[5]邢正全.無人機遙感技術在測繪工程測量中的實踐探討[J].中文科技期刊數據庫（文摘版）工程技術，2019（09）：225-226.

[6]張毅.無人機遙感技術在測繪工程測量中的應用研究[J].中文科技期刊數據庫（引文版）工程技術，2022（07）：180-183.

責任編輯：張津平、尚丹