文／劉毅、孫立、肖永力 湖北省地質局地球物理勘探大隊 湖北武漢 430056

1、無人機航測技術的原理、流程以及應用要點

1.1 無人機航測技術的原理

無人機航測技術在工程管理中起著重要的作用，其主要是對工程測量進行影像數據分析以及處理，因此，無人機航測技術是由信息采集系統以及信息處理系統給予技術支持的。其中，影像采集系統是由飛行控制系統以及地面監(jiān)控系統組成的。無人機在天空中沿著規(guī)定的飛行線飛行，從而獲取垂直的航空像片，構建成航空立體成像，無人機在天空中時航向的重疊在70%左右，旁向重疊大約是50%。像片重疊是指對間隔距離相同的兩個不同位置進行統一對象的拍攝。由無人機獲取的大量信息數據需要進行及時的處理，并且需要進行出色的信息數據文件整合，對無人機搜集的大量像片進行整理，簡單來說就是對這些像片進行一個質量的檢測，整理航帶，對無人機搜集的像片進行預處理以及像片更正等操作。目前，應用無人機航測技術進行工程測量時，通常是由無人機利用其自身的遙感系統進行工程測量工作的進行，無人機航測技術的遙感系統是由空中三角測量系統以及三維建模系統組成的?？罩腥菧y量系統的主要作用是確保工程測量的精度以及準確性，因此，空中三角航測系統在功臣的測量中起著相當重要的保障作用。首先由相關的專業(yè)人員將航帶進行研究確定，之后再由空中三角系統將研究確定好的航帶進行融合整理，從而確定航帶與空中三角系統之間的關系，利用獲得的關系對空中影像進行內定向，通過李彤控點量測以及平差計算等方法對無人機在空中拍攝影像的連接點布局進行分析計算，進而組建成全面的三維立體模型，完成模型的定向，根據組建的三維立體模型生成核線影像，從而完成工程的測量。無人機航測技術的原理（如圖1）說起來有些復雜，但是掌握其中的核心就相對簡單了。

圖1 無人機航測技術的具體工作原理

1.2 無人機航測技術的工作流程

在工程管理中，幾乎所有的建筑工程都需要較為精準的測量數據才能進行工程項目的施工，因此，這樣的需求就需要通過利用無人機解決了。無人機具有較為精準的數據測量功能，首先要依據工程項目的實際需求來確定工程的測量范圍，之后對將要測量的區(qū)域進行空氣濕度、風力風向、施工現場的坡度等要素進行實地的勘測，然后根據工程的實際需求以及測量對象的精度確定拍攝技術以及航測技術的設計，再通過確定后的相關技術進行影像的拍攝，在利用無人機航測技術進行工程測量時，需要對無人機拍攝的影像進行畸變差改正。因此，為了確保拍攝影像的精確性，就需要在每一張拍攝完成的像片上設計一些檢查點，大概為十幾個，生成數字高程模型，并對數字高程模型進行質量驗收，空中的氣流流動具有一定的不確定性，因此，當無人機在進行空中作業(yè)的時候極易受到氣流的影響，從而導致無人機的角度過大或者偏離航線的情況發(fā)生，所以在無人機進行空中作業(yè)前要給無人機加裝三軸穩(wěn)定平臺等設備，保證無人機在進行空中作業(yè)時的穩(wěn)定性，從而確保工程測量的精確性，提高無人機在工程管理中的工作效率。

1.3 無人機航測技術的應用要點

無人機航測技術具有一定的專業(yè)性，因此，在工程管理的實際應用中要充分的掌握其應用要點，提高無人機航測技術在工程管理中的應用效果，保證工程測量的精確性。在無人機航測技術的實際應用中，無人機的數據處理、傳感器裝置技術以及參數設置一定要滿足相關方面的技術要求，只有滿足這些需求才能保證無人機航測技術在工程管理工作中的工作質量。

1.3.1 數據處理能力

無人機航測技術的核心功能就是數據處理能力，因此，在利用無人機航測技術進行工程的管理工作時，要注重對無人機航測系統的數據處理能力的研究。首先要提升無人機航測系統的數據處理技術，使影像的橫向重疊度誤差小于5%左右。在進行像片的處理時要使相片的旋轉角度小于6°，傾角大于2°，從而確保無人機拍攝影像的穩(wěn)定性。當無人機在進行數據的輸送時，經常會受到來自四面八方的因素的影響，因此，要加強無人機在進行數據輸送時的安全性，從而保證相關的數據能夠順利地傳輸到相應的環(huán)節(jié)中去。

1.3.2 傳感器裝置技術

無人機航測中的遙感技術在工程的管理中有著關鍵的作用，促進了工程管理的進步。在進行工程的測量之前要對無人機的遙感設備進行減產，尤其是遙感設備的存儲功能，要確保存儲功能良好并且有足夠的儲存空間，這樣才能滿足對數據的傳輸要求。除此之外，在無人機進行空中作業(yè)之前要確定好無人機的飛行高度，保證在無人機進行空中作業(yè)的時候能夠在遙感裝置的接受范圍內，避免由于距離過遠造成的無人機失控的現象出現。當無人機進行空中作業(yè)時，經常會面臨各種各樣的地形地貌，為減少無人機拍攝影像不清晰的情況，就要采用極高分辨率的遙感裝置。當然，對于無人機的攝像頭也要應用主頁的航測攝像頭，在不同的地形地貌下都能夠拍攝出質量較高的影像，從而確保無人機航測的工作質量，與此同時，對無人機拍攝影像的畸變改正功能也要進行強化，利用已知的畸變數據來加強數碼攝像機的主點以及主距，在這個過程中，可以將數碼攝像機的測試在室外進行，實現大范圍內的無人機航測數據驗證，從而保障無人機遙感設備在實際的工作中也能夠發(fā)揮出其真正的重要作用。除此之外，對于遙感設備的選擇也會對無人機航測工作帶來影響，因此，在選擇遙感設備的時候要選用具有不少于1:2000比例尺的遙感設備，從而使得無人機在多么復雜的地形情況中都能進行正常的工作。

1.3.3 參數設置

隨著無人機航測技術在工程中的應用，數字攝影測量網格系統在無人機的應用中也越來越廣泛。數字攝影測量網格系統在進行影像的處理時具有圖像重疊功能，可以對影像進行全方位處理，并且還可以對像片進行精確的分類，再根據不同的類別進行數據的分類傳輸。在無人機拍攝的過程中，通常都會出現誤差，但是，數字攝影測量網格系統可以實現航帶中6張以上的像片，從而減少在無人機拍攝過程中出現的誤差。如果要保證無人機航測系統在工程中的應用效果，就要在確保人機安全的情況下進行工程的測量以及管理。在使用前應詳細地規(guī)劃出無人機的航線以及能耗，通過對定位系統的數據分析，使無人機能夠在計劃中進行工作。除此之外，要對無人機各個系統的運行狀況進行分析研究，在無人機工作的過程中減少其安全問題的發(fā)生。在無人機的航測過程中要準確的設置出生產模塊的參數，從而使無人機的數字高程模型能夠順利地生成，同時相關的工作人員要時刻的關注無人機的位置變化，在無人機進入規(guī)劃路線前考慮到航測區(qū)域地形地貌以及地面附著物的情況。工程的拍攝結束后將會呈現出完整的航測圖像，在保證拍攝影像質量的前提下對后期的各個部分進行分析，充分利用航測系統對數據的處理以及整合功能，從而保證無人機航測工作的準確性。

2、無人機航測技術的優(yōu)點

2.1 測量結果更加準確

在工程管理工作中，應用無人機航測技術與傳統技術相比獲得的測量結果更加準確。傳統技術中的地面信息采集使用的主要設備是衛(wèi)星以及載人飛機，地面信息采集工作的成本較高，除此之外，在進行信息采集時如果遇到惡劣的天氣問題，對載人飛機中的工作人員的人身安全將會造成威脅，也會為信息采集工作的進行造成巨大的阻礙，但是，無人機航測技術完美地解決了這些問題，即使在不好的天氣條件下，無人機都能夠進行信息的采集工作，同時對相關的操作人員不會帶來人身安全問題。

2.2 準確收集科學數據

無人機的遙感系統可以在工作的過程中收集到較為準確的科學數據，從而為整個信息的采集工作提供良好的數據支持。在無人機的遙感系統中應用較多的科學技術，例如，數字傳感器、衛(wèi)星定位技術以及無人機技術。這些先進的科學技術大大地減少了無人機航測結果的誤差，可以使測量的數據更加的精確，從而得到更加科學的數據。而且，無人機的體積以及面積小，操作方便、靈巧，在對一些相對隱蔽的區(qū)域進行勘探時也能進行細致的拍攝，在減少人力以及物力的同時，還可以縮短工作的時間。同時與傳統的測量技術相比，無人機具有廣泛的應用空間，在地質災害預測、礦區(qū)地質分析以及部分危險區(qū)域的測繪中，無人機都能夠使這些工作順利進行。

在測繪數據采集過程中，自動技術與手動技術的結合是根據不同的要求來完成的，該技術形式可以有效地消除不合格測繪數據和信息，可以顯著改善測繪數據圖紙信息的準確性。除此此外，根據測量數據結果，單一模型可以進行定向操作，在此過程中，分析了無人機的導航路線方向分析，然后根據數據分析路線，判斷其是否正確。如果路線偏離了正確的方向，應進行適當的修正操作，以確保路線的正確性，從而確保路線正確。在技術測繪方面，當使用無人機空中測量技術時，第一步是根據位置測量區(qū)域根據地形選擇合適的飛行平臺。與傳統測繪技術相比，無人機航空測繪的圖像采集更加的準確。雖然無人機的飛行旋轉偏轉角度大，但其圖像振幅很小，因此，在進行圖像數據采集過程中，使用空中三角測量是非常必要的。測量技術可以糾正和修復無人機采集到的像片，并可以顯著減少無人機拍攝的問題。另一方面在采集相關數據信息時還可以利用曝光拍攝延遲、旋轉緩沖、飛行調整的補償以及其他技術。

2.3 快速處理數據

無人機的遙感系統可以對收集到的數據進行快速的處理，提高了無人機航測技術在工程管理應用中的工作效率，同時也保證了獲取數據的完整性以及精確性。與此同時，和傳統的技術相比無人機受外界環(huán)境的影響相對較小，在惡劣條件下也能正常工作，不會產生耽誤工期的現象，并且無人機具有較長時間的續(xù)航功能，能夠連續(xù)工作更長的時間，從而縮短工期，提高無人機在工程管理中的工作的效率。

3、無人機航測技術在工程管理中的具體應用

3.1 航測影像快速拼接

與傳統航測模式相比，無人機航測模式能夠實現像控測量的目標，并對工程測繪過程中得到的影像與工程項目施工場地實際地形條件進行對比分析，及時處理工程測繪中不合理的地方，進一步彰顯無人機航測在工程測繪中的作用效果。由于工程測繪過程中產生的影像較多，且多數工程測繪影像的像幅比較小，很難滿足工程項目后期建設要求，繼而影響工程項目建設效果。而在無人機航測的支持下，開展工程測繪工作，則可以提升工程測繪結果的準確性，同時借助于無人機航測中先進科學技術手段對工程測繪影像實施有效拼接，調整工程測繪影像中潛藏的問題，強化工程測繪效果。此外，工程測量區(qū)域包含眾多特征點，無形中加大工程測繪難度，難以滿足工程測繪要求?；诖?，就應在相應工程測繪當中應用無人機航模測試，規(guī)劃工程項目測量區(qū)域中的特征點，確保特征點能夠在工程項目測量區(qū)域中達到均勻分布的狀態(tài)。如果工程測繪區(qū)域的色彩對比度明顯，則需要通過無人機航測模式提高工程測繪影像的辨識度，并在完成工程測繪工作之后對相應測繪結果展開有效檢測，提高工程測繪結果的準確性，以保證工程測繪能夠滿足工程項目測評工作的多方面要求。為保證工程項目建設人員對相應測繪影像有所了解，還應對無人機航測影像實施畸變預處理，必要時還應結合無人機航測影像確定工程項目測繪數據，之后對無人機航測影像實施快速拼接，從而保障工程測繪影像的完整性。

3.2 開展空中三角測量

空中三角測量作為工程測繪中重點工作項目，保證空中三角測量效果，對于提升工程測繪的準確性起到非常重要的作用。應在無人機航測模式的支持下開展空中三角測量工作，以為后期工程測繪順利開展奠定堅實基礎。就一般情況來說，無人機航測模式涉及諸多功能項目，比如，工程項目施工現場控制點文件分析、相機參數分析和原始影像拼接等功能，這就需要相關人員靈活應用各項基礎功能進行工程測繪,以為后期工程項目建設提供有效參考依據。一般來說， 無人機航線主要呈現“T”型形狀，這樣的航線能夠提升工程測繪處理的便利性，有效提取工程項目測繪區(qū)域中連接點坐標信息，繼而將無人機航測中空中三角測量的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，據此強化無人機航測在工程測繪中的作用效果，將工程測繪中航測像片邊緣出現變形問題的概率降到最低。

3.3 數據采集和測繪圖像采集

手動獲取和自動加密是無人機數據采集的2種最重要的方法。如果需要，手動記錄由人員通過計算機遠程控制操作無人機，有選擇地收集數據，其數據具有及時性和準確性。自動加密是指在獲取信息后傳輸圖像和數據，它作為信息存儲在處理器中，并自動設置密碼，輸入正確的訪問密碼。這樣，不僅收集了必要的信息，還可以保護信息安全，并提供有效的數據保障。在繪制圖像時，根據實際情況對線路進行合理規(guī)劃和調整。制圖前正確調整相機鏡頭并檢查圖像效果，以避免攝影設備造成的問題，提高無人機空中測量的應用效率。無人機行駛時，其路線不是很穩(wěn)定，會有偏角，導致圖像旋轉現象這種情況?；诖?，確定飛行環(huán)境、飛行平臺以及飛行合理規(guī)劃，并根據地形特點進行測量。定點空中三角測量技術具有高度的自動化，它可以有效地處理和糾正測量過程中氣流的影響或操作，對于因操作不當引起的錯誤問題，必須對數據進行自動匹配、提取和測試聯系點，以評估它們是否均勻分布，提高航空圖像的清晰度，并減少圖像對準和連接點提取的誤差，在一定程度上避免了圖像質量差，不清晰等問題的發(fā)生。

3.4 圖像數據處理和地形圖生成

在工程現場記錄航空影像數據時，檢查航空影像的準確性以及質量是否能滿足測量要求。否則必須再次拍攝路線，直到航空圖像達到適當的比例。至于必要的措施，內部數據處理在通過檢查的航空圖像上進行完成，經過空中三角測量，得到了不同分塊的影像。使用相同名稱的圖像控制點執(zhí)行不同子塊的圖像數據。彎曲點，包括嚴重故障排除、區(qū)域網絡約束、定制、處理、糾正和其他流程，處理后的圖像數據導入相應的映射軟件，完成參數設置，如內部映射、零件方向、攝像機變形和平均高度測量。然后根據工程項目的地形數據進行編輯和編輯工作。經過確認后，生成工程施工現場相關區(qū)域的大型地形圖（如圖2），圖2是使用無人機航測技術拍攝到的地形圖。如果在地形圖上發(fā)現缺陷，必須及時發(fā)現并糾正直到數據正確后創(chuàng)建工程施工現場的最終地形圖。

圖2 無人機拍攝到的地形圖

結語：

在科學技術的不斷發(fā)展下，無人機航測技術在工程領域的應用范圍也越來越廣，在將無人機航測技術應用到工程的管理工作中時，要了解其工作原理以及工作流程，注意掌握無人機航測技術的應用要點，將無人機航測技術在工程管理中的優(yōu)勢全面地發(fā)揮出來，從而減少相關人員的工作量，提高工程管理的工作效率以及工作質量，保證航測的科學性以及合理性。