沈 華，施浩澤，徐 巍，劉俊杰，黃易成

（1.浙江鼎弘勘測設(shè)計有限公司，浙江 寧波 315000；2.寧波融程測繪有限公司，浙江 寧波 315000）

信息化時代的到來，為無人機(jī)航測技術(shù)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。因其具有操作簡單、效率高、成本低等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域中，并在不斷應(yīng)用的過程中得到了新的發(fā)展。在工程測量中，無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用，保障了測量信息的準(zhǔn)確性與精度要求，同時，兼顧大面積測量、測量安全性高、測量速度快等要點(diǎn)，推動工程測量領(lǐng)域的發(fā)展，具有極大的應(yīng)用前景，需要工程測量領(lǐng)域加大重視程度。

1 無人機(jī)航測技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 操作靈活

無人機(jī)體型小巧、輕便，相比于其他形式的飛行器，在起落與飛行過程中都具有顯著的優(yōu)勢，僅需要小塊的平整場地便可完成飛行任務(wù)，不需要設(shè)置專用的飛行場所；同時，無人機(jī)操作簡單，僅需要通過專用的儀器或系統(tǒng)便可實現(xiàn)航測，加上無人機(jī)多為低空飛行，受環(huán)境因素的影響小，因此更加靈活；另外，無人機(jī)的續(xù)航能力不斷提升，測量范圍不斷擴(kuò)大，進(jìn)一步增強(qiáng)了測量的靈活性。

1.2 測量效率高

傳統(tǒng)的測量模式很容易受外在因素的影響，使得測量結(jié)果和測量效率達(dá)不到預(yù)期要求。而無人機(jī)的應(yīng)用有效解決了這個問題，無論在山區(qū)、林區(qū)，還是在某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地勢處，無人機(jī)航測技術(shù)都可以高效、準(zhǔn)確地獲取數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)工程提供數(shù)據(jù)支持；另外，隨著科技的進(jìn)步，無人機(jī)航測技術(shù)各方面的優(yōu)勢進(jìn)一步加大，有利于工程測量更好地進(jìn)行。

1.3 測量成本低

傳統(tǒng)的工程測量需要投入大量的人力與物力，增加測量成本的同時也無法保障測量質(zhì)量，同時，相比于其他形式的新型工程測量技術(shù)，無人機(jī)因其體積和結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，在造價方面遠(yuǎn)低于其他設(shè)備，而且在后期維護(hù)上的費(fèi)用也較低。在進(jìn)行工程測量時，信息采集質(zhì)量和效率相同的前提下，無人機(jī)航測技術(shù)的成本投入更低，具有極高的性價比。

1.4 控制測量范圍

就目前來看，無人機(jī)航測技術(shù)已經(jīng)比較成熟，對于其他測量技術(shù)無法應(yīng)用的復(fù)雜區(qū)域，可以通過無人機(jī)航測技術(shù)進(jìn)行，并且為了達(dá)到良好的測量效果，其可以對測量范圍進(jìn)行控制，將整片測量區(qū)域劃分為多個小區(qū)域進(jìn)行測量，確保測量的準(zhǔn)確性。

1.5 數(shù)據(jù)處理快

無人機(jī)航測是一項系統(tǒng)性技術(shù)，包含多種高科技設(shè)備、系統(tǒng)、軟件等。當(dāng)無人機(jī)采集到數(shù)據(jù)后，后臺系統(tǒng)或軟件能及時接收并處理數(shù)據(jù)；或者在無人機(jī)航測完成后對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的整理與分析，能在較短的時間內(nèi)得到測繪區(qū)域的相關(guān)信息，并且具有極高的精確度。

2 無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用流程

2.1 相關(guān)設(shè)備的檢查校正

在應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)時，為了保障測量流程的科學(xué)性與和倫理性，需要嚴(yán)格按照規(guī)定要求落實各項工作，首要任務(wù)是對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行全面的檢查校正，確保后續(xù)測量工作的有序進(jìn)行，具體需要注意以下四點(diǎn)內(nèi)容：

第一，測量人員需要對無人機(jī)的運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，主要包括是否存在老舊、破損零部件，是否存在異常運(yùn)行情況等；第二，測量人員需要檢查攝像機(jī)的運(yùn)行情況，并根據(jù)具體的測量工作校正攝像機(jī)的清晰度、分辨率等數(shù)據(jù)；第三，測量人員需要科學(xué)確定測量時間，盡可能選擇晴天進(jìn)行測量，同時需要考慮測量區(qū)域的環(huán)境問題，最大限度降低環(huán)境因素導(dǎo)致的測量誤差；第四，測量人員還需要根據(jù)測量要求選定合適的比例尺，確保航測圖像符合與其要求。

2.2 確認(rèn)測量目標(biāo)以及空域申請

在上述的基礎(chǔ)上，測量人員需要進(jìn)一步落實目標(biāo)確認(rèn)和空域申請工作：

一方面，測量人員需要明確具體的測量范圍和測量內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上選擇合適的位置當(dāng)作無人機(jī)的起落點(diǎn)，為測量工作的開展奠定基礎(chǔ)；另一方面，我國對各類飛行器有明確的規(guī)定，必須滿足相應(yīng)要求后才能飛行，因此，測量人員需要向相關(guān)部門提交空域申請，通過后才能進(jìn)行測量工作，若未獲得許可，需要按照國家相關(guān)要求制定低空飛行方案，明確飛行高度、飛行時間等信息并向有關(guān)部門遞交申請。

2.3 航線設(shè)計與控制點(diǎn)布設(shè)

為了保障無人機(jī)航測的質(zhì)量和效率，測量人員需要根據(jù)測量區(qū)域的實際情況進(jìn)行航線設(shè)計與控制點(diǎn)布置，具體的工作要點(diǎn)如下：

在進(jìn)行控制點(diǎn)布設(shè)時，測量人員需要將整個工程區(qū)域進(jìn)行合理區(qū)分，對不同地點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)測量，如每隔一定距離設(shè)置一個數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，并根據(jù)工程規(guī)模確定采集點(diǎn)的數(shù)量，尤其針對地勢情況較為復(fù)雜的山地、盆地等區(qū)域，更需要嚴(yán)格進(jìn)行定點(diǎn)；另外，相比于以往的測量方式，無人機(jī)航測可以實現(xiàn)自動或手動布設(shè)控制點(diǎn)，能夠顯著提高測量圖像的清晰度，確保了定點(diǎn)測量的專業(yè)性。

在進(jìn)行航線規(guī)劃時，需要考慮到無人機(jī)的測量效率、飛行高度、飛行速度等一系列參數(shù)：測量人員需要根據(jù)測量區(qū)域的實際情況設(shè)計飛行路線，堅持全面、高效的原則，保障航線的科學(xué)性；同時，為了保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要科學(xué)設(shè)置飛行高度、飛行速度以及不同區(qū)域之間的高度差；另外，測量人員需要按照規(guī)定要求以及航線方向操作無人機(jī)，保障無人機(jī)的運(yùn)行安全性。

2.4 測量數(shù)據(jù)整理分析

在測量工作結(jié)束后，需要對無人機(jī)航測的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。首先，工作人員需要導(dǎo)出無人機(jī)采集的數(shù)據(jù)并進(jìn)行整合處理，篩除其中多余、重復(fù)、錯誤的數(shù)據(jù)，最大限度確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；其次，工作人員需要依據(jù)預(yù)先設(shè)定的比例尺對圖像內(nèi)容進(jìn)行核對，同時需要根據(jù)設(shè)定的控制點(diǎn)對圖像內(nèi)容進(jìn)行修正，科學(xué)的建立坐標(biāo)系，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)；最后，基于上述數(shù)據(jù)分析處理的結(jié)果，工作人員需要進(jìn)一步利用三維建模軟件進(jìn)行三維實景建模，主要內(nèi)容包括經(jīng)測區(qū)分塊、像對篩選、點(diǎn)云計算、點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)、紋理映射等，此外，為了保障三維模型的直觀性，需要根據(jù)實際情況對模型進(jìn)行修飾，如水體分布、植被覆蓋等，至此完成無人機(jī)航測工作。

3 無人機(jī)航測技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 在水利工程中的應(yīng)用

水利工程在防洪和提高水資源利用率以及調(diào)節(jié)江川流量方面發(fā)揮了重要作用。為了保障水利工程項目的穩(wěn)定與安全，需要獲得并分析相關(guān)數(shù)據(jù)，并依據(jù)分析結(jié)果指導(dǎo)后續(xù)的水利工程施工，這就給無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用提供了途徑：

在應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)時，測量人員需要依據(jù)水利工程的具體規(guī)模，確定出無人機(jī)測量過程中的停留點(diǎn)位的位置，之后依據(jù)這些點(diǎn)位進(jìn)行測量航線的規(guī)劃，確保無人機(jī)能夠高效、快速地完成整片區(qū)域的測量。若測量區(qū)域地勢起伏較大則容易出現(xiàn)測量誤差，此時需要在測量區(qū)域設(shè)置控制點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計無人機(jī)的飛行高度、拍攝方向等，將誤差控制在合理的范圍之內(nèi)；若想要進(jìn)一步提升測量準(zhǔn)確性，測量人員需要根據(jù)水利工程的實際情況，測量出無人機(jī)的飛行速度、畫面分辨率等。在完成上述測量步驟后，需要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與分析，依據(jù)控制點(diǎn)合理的建立坐標(biāo)系，這樣能夠建立水利工程的三維模型，通過對模型的分析能夠發(fā)現(xiàn)水利工程運(yùn)行過程中存在的問題，實現(xiàn)水利工程質(zhì)量的提升。

3.2 在污水處理工程中的應(yīng)用

就目前來看，我國的水污染情況較為嚴(yán)峻，出現(xiàn)各種水體污染問題，在一定程度上阻礙了我國經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展。因此，檢測水體污染的情況，尤其是水體中藍(lán)藻的含量對污水處理工程具有重要意義，可以通過無人機(jī)航測技術(shù)解決這一問題。

在應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)進(jìn)行污水治理時，測量人員需要勘測污染水域的實際情況，并根據(jù)污水水域面積、形狀等科學(xué)的設(shè)置測試點(diǎn)用以檢測水體中藍(lán)藻的含量，這樣能夠保障無人機(jī)航測不受環(huán)境、地形等外在條件的影響；在進(jìn)行測量的過程中，利用無人機(jī)攜帶的高清攝像機(jī)對測量區(qū)域進(jìn)行拍攝，之后將數(shù)據(jù)傳輸給后臺處理系統(tǒng)，能夠幫助相關(guān)人員明確水中藍(lán)藻的實際含量，為污水治理工程提供數(shù)據(jù)支持。另外，在利用無人機(jī)航測技術(shù)進(jìn)行污水處理工程的測量時，為了保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要通過自動測量與人工調(diào)整相結(jié)合的方式對攝像機(jī)的鏡頭進(jìn)行定焦，找到畸變與焦距的關(guān)系特點(diǎn)，確保水體污染測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.3 在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

在城市規(guī)劃測量的過程中，使用無人機(jī)航測技術(shù)能夠明顯改善測量平差規(guī)定限差值和外業(yè)測量觀察值的符合度，同時，無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了城市規(guī)劃的測量精度，減少了建筑分布規(guī)律和數(shù)據(jù)分布特征之間的誤差，具體的應(yīng)用要點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

首先，在城市化推進(jìn)的過程中，數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量關(guān)系到城市規(guī)劃的效果，此時應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)，能夠?qū)Τ鞘械牡匦?、區(qū)域分布等數(shù)據(jù)進(jìn)行精確采集，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析能夠保障城市規(guī)劃的科學(xué)性與合理性。在進(jìn)行某些特定區(qū)域的測量時，相比于城市整體規(guī)劃，其測量面積要小得多，此時應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)全方位、多角度的信息采集，同時，由于該過程使用傾斜測量的方式，為了保障測量的準(zhǔn)確性，需要科學(xué)選擇傾斜角度。

3.4 在礦山測量中的應(yīng)用

礦山領(lǐng)域的發(fā)展決定我國礦產(chǎn)資源的使用情況，而礦產(chǎn)資源又是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動力，因此，需要充分做好礦產(chǎn)資源的開發(fā)與管理工作。于是將無人機(jī)航測技術(shù)應(yīng)用到礦山測量中，為我國礦山行業(yè)健康、持續(xù)的發(fā)展提供了保障。

在進(jìn)行礦山開采之前，可以利用無人機(jī)航測技術(shù)對礦山的地質(zhì)進(jìn)行全面測量，找到最佳開采位置，能夠有效降低礦山開采對其他領(lǐng)域的影響并保障礦山開采的質(zhì)量和效率。在進(jìn)行礦山治理時，可利用傾斜測量的方式獲取礦山區(qū)域的實際情況，在此基礎(chǔ)上結(jié)合治理標(biāo)準(zhǔn)有效推動了礦山治理工作的落實。另外，通過對無人機(jī)航測采集數(shù)據(jù)的分析與處理可以得到礦山區(qū)域的三維模型，將礦山的實際情況直觀地展現(xiàn)出來，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警、綜合治理等有效保障了礦山行業(yè)的發(fā)展。

3.5 在災(zāi)害救援中的應(yīng)用

我國地大物博，因此會出現(xiàn)不同類型的自然災(zāi)害。為了降低自然災(zāi)害造成的損失，需要提高災(zāi)害救援的效率，這就要求必須在極短的時間內(nèi)完成災(zāi)害發(fā)生區(qū)域的測繪工作，而無人機(jī)航測技術(shù)的優(yōu)勢正在于其測量的高效性與準(zhǔn)確性。通過無人機(jī)進(jìn)行空中多角度拍攝，能夠快速獲取災(zāi)害區(qū)域的地形信息并以影像資料的方式呈現(xiàn)出來，能夠幫助救援人員分析災(zāi)害發(fā)生的強(qiáng)度、范圍等，之后制定針對性的救援方案，將各方面損失降到最低。

以常見的地震為例。我國地震災(zāi)害多發(fā)生在西南地區(qū)和西北地區(qū)，環(huán)境相對復(fù)雜、惡劣，依靠其他測量方式很難達(dá)到預(yù)期的測量效果，而無人機(jī)航測能夠?qū)崟r獲取災(zāi)害區(qū)域的影響，以此指導(dǎo)后續(xù)救援工作的高效進(jìn)行，有效提高了災(zāi)害救援工作的質(zhì)量。

3.6 在其他工程中的應(yīng)用

除了上述的工程應(yīng)用外，無人機(jī)航測技術(shù)在以下工程中也有廣泛的前景。

首先，在特殊地形測量工程中，若堅持以往的測量方式，不僅會投入大量的人力與物力，還會對測量人員的人身安全以及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性造成影響。于是相關(guān)單位積極引入了新型測量技術(shù)如遙感技術(shù)、GPS測量技術(shù)等，其中，無人機(jī)航測技術(shù)因其操作簡單、成本低的優(yōu)勢應(yīng)用最多。其次，在土地開發(fā)管理工程中，為了保障資源整治、土地規(guī)劃的合理性，需要對開發(fā)區(qū)域進(jìn)行全面測量，可通過GIS技術(shù)、GPS技術(shù)、遙感技術(shù)、數(shù)字化測圖技術(shù)等進(jìn)行，其中，無人機(jī)航測技術(shù)引起時效性高、測量準(zhǔn)確等優(yōu)勢，為土地開發(fā)管理工作提供了極大的便利。最后，在國土調(diào)查工程中，為了保障調(diào)查工作的有序進(jìn)行，需要通過無人機(jī)航測科學(xué)的設(shè)計調(diào)查路線，避免了重復(fù)調(diào)查問題，同時，無人機(jī)航測能夠準(zhǔn)確采集國土數(shù)據(jù)，極大地簡化了國土調(diào)查流程。

4 結(jié)束語

綜上所述，時代的進(jìn)步推動無人機(jī)航機(jī)技術(shù)的發(fā)展，因其具有操作靈活、測量效率高、測量成本低、控制測量范圍、數(shù)據(jù)處理快等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在水利、污水治理、城市規(guī)劃、礦山測量、災(zāi)害救援等工程的測量工作中，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測量方式存在的缺陷，同時也推動了測量技術(shù)的革新。因此，工程測量需要加大對無人機(jī)航測技術(shù)的重視，不斷發(fā)展無人機(jī)航測技術(shù)以發(fā)揮其最大的價值。