陳銀福

摘要：在現(xiàn)代工程建設領域高速發(fā)展的背景下，工程建設水平全面提升，各項施工技術得以創(chuàng)新。尤其是在測繪技術方面，多項新型測繪技術開始應用，其中無人機航攝技術具有良好的應用效果。無人機航攝技術以無人機為載體，裝配有高清攝影設備，可以獲取更多的測量測繪信息，從而為工程建設提供支持，有效推動工程建設水平提升。因此，將對無人機航攝在工程測量測繪中的應用方面進行深入地研究與分析，并結(jié)合實踐經(jīng)驗總結(jié)一些措施，希望可以對相關工程有所幫助。

關鍵詞：無人機航攝；工程測量；測繪技術；技術優(yōu)勢；具體應用

一、前言

在現(xiàn)代工程測量領域中，對于測繪技術的要求不斷提高。傳統(tǒng)測量測繪技術效率較低，且測繪結(jié)果準確性無法得到保障，已經(jīng)難以滿足工程測繪需求，所以需要加強對傳統(tǒng)測繪技術的創(chuàng)新，在此背景下無人機航攝技術得到廣泛的應用。相比于傳統(tǒng)測繪技術而言，無人機航測技術可以實現(xiàn)高空測量，所搭載的高清攝影設備可以獲取清晰的圖像，從而獲取更多工程需要的測繪信息，為工程建設方案設計提供基礎數(shù)據(jù)，對于工程建設行業(yè)具有重要的意義。所以，如何掌握無人機航測技術的應用要點是重中之重。

二、無人機航攝測量技術的基本概念

無人機航攝測量技術是指利用無人機進行航空攝影，在攝影過程中掌握攝影器材的鏡頭焦距、畸變、相機姿態(tài)等信息，從而根據(jù)這些信息進行空間重建，獲取精確的地理空間信息，從而達到航攝測量的目的。無人機航攝測量技術是現(xiàn)代測量技術的一種創(chuàng)新和發(fā)展，具有良好的應用前景。無人機航攝測量技術的基本原理是利用相機的幾何模型和數(shù)學模型，將空間物體的三維坐標與其在數(shù)碼圖像或膠片上所對應的像點之間建立幾何關系，進而推算出物體在空間中的具體位置、形狀、大小等情況。無人機航攝測量技術的基本組成部分為飛行平臺、載荷、地面站和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中飛行平臺是由無人機飛行器、遙控器和電子設備等組成，其主要負責進行攝影、采集數(shù)據(jù)。載荷是指航攝攝影機、GNSS等測量傳感器，負責實現(xiàn)空中攝影和數(shù)據(jù)采集；地面站是指調(diào)度、控制和管理無人機的設備和操作人員，負責管理和調(diào)度飛行任務；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是指將采集的數(shù)據(jù)通過計算機進行處理，得到所需的攝影測量數(shù)據(jù)和地理信息[1]。無人機航攝測量技術的基本流程是：預處理、航線規(guī)劃、飛行航跡控制、攝影測量、數(shù)據(jù)處理、產(chǎn)品輸出等。預處理包括對地物信息的分析和預判；航線規(guī)劃是根據(jù)預處理結(jié)果規(guī)劃無人機航線；飛行航跡控制是指控制無人機在預規(guī)劃的航線上進行飛行；攝影測量是指將無人機采集到的圖像進行處理，得到地理空間信息；數(shù)據(jù)處理是指利用計算機對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，輸出所需的相關測繪數(shù)據(jù)。

三、無人機航攝測量技術在工程測繪中的應用優(yōu)勢分析

將無人機航攝技術應用在工程測繪中，具有多項技術優(yōu)勢，能夠有效促進測繪效率提升，其基本優(yōu)勢如表1所示。

根據(jù)表1相關內(nèi)容可以看出，無人機航攝測量技術在工程測繪中的應用具有多項優(yōu)勢，其具體優(yōu)勢為：1.提升測量精度。通過地面測量和激光雷達等常規(guī)測量方法所獲取的數(shù)據(jù)，坐標點的數(shù)量相對較少，且精度也難以達到無人機航攝測量技術所獲得的數(shù)據(jù)精度。無人機航攝測量技術所獲取的數(shù)據(jù)精度高，重疊區(qū)域大，三維模型的生成效果更好，即使是細節(jié)部分也可以進行測量和分析，無需再進行復雜的場地勘測工作[2]。2.提升測量效率。傳統(tǒng)測量方法需要大量的人力、物力和時間的投入，在工期和人工成本上浪費很大，尤其在大面積和高難度場地中，傳統(tǒng)測量方法的效率和安全性無法保證。而無人機航攝測量技術，通過自主飛行、高速拍照等方式達到快速測量的效果?？梢栽谳^短時間內(nèi)實現(xiàn)對大面積復雜場地、建筑物以及細節(jié)部分的測量工作，提高了工作效率。3.降低測量成本。傳統(tǒng)測量方法往往需要較多的人力、物力投入，同時也有較高的出差費用等不可控費用，在這些方面的投入不僅增加了工期，降低了工作效率，更增加了項目成本。無人機航攝測量技術，可以最大限度減少人力和物力的投入，降低工程測量的成本[3]。4.靈活性較好。無人機航攝測量技術具有靈活性，可以根據(jù)需要快速調(diào)整航拍高度、拍攝時間和視角等參數(shù)來適應復雜的環(huán)境?？梢愿鶕?jù)實際需求進行多維度的測量和分析，生成符合實際的三維模型、影像等數(shù)據(jù)，能夠更準確地反映實際地形、建筑物、交通情況等。5.適用范圍較廣。無人機航攝測量技術可以廣泛應用于建筑、橋梁、道路、水利和資源環(huán)境等領域，可以滿足工程測繪領域內(nèi)各類測量需求。無人機航攝測量技術相較于其他測量方式，可擴大測量范圍，提高測量效率，測量的結(jié)果更加準確，可作為測量工程的首選技術之一。

四、無人機航攝在工程測量測繪中的具體應用

基于上文的分析可以明確，無人機航攝是一項先進的測繪技術，可以有效提升工程測繪效率與精度，且適合在多種不同工程測繪中應用，基本不會受到環(huán)境條件的限制，還能夠降低測繪成本，提升工程經(jīng)濟效益，所以需要掌握無人機航攝技術的應用要點，明確具體應用方式，按照工程測繪的實際需求，采用科學的應用方法，將其技術優(yōu)勢全面發(fā)揮。因此，本文結(jié)合相關實踐經(jīng)驗，總結(jié)如下多項科學有效的無人機航攝技術具體應用方式。

（一）無人機航攝的應用設計

在采用無人機航攝技術進行測量時，需要做好前期設計工作，為后續(xù)測量工作奠定基礎。無人機航攝測量技術是一種高精度、高效率的測量方式，其在不同項目中的應用也有所不同。在進行前期設計時，需要明確項目的實際需求，根據(jù)需求來確定測量參數(shù)。比如在對橋梁工程進行測繪時，需要考慮橋梁的長度、寬度、高度等參數(shù)，同時還需要確定攝像機的安裝位置和拍攝角度，以確保測量數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。在測繪工作開展前，需要結(jié)合工程項目實際情況，制定科學的飛行計劃，飛行計劃需要考慮無人機的飛行高度、速度、路線和拍攝方式等因素，在進行飛行計劃的制定時，需要充分考慮飛行區(qū)域的地形地貌和飛行環(huán)境的條件，以保證飛行的安全性和數(shù)據(jù)的可用性；攝像機是無人機航攝測量技術的核心部分，對測量數(shù)據(jù)的準確性和精度有著至關重要的影響。針對不同的項目需求，需要選擇合適的攝像機，并進行相應的配置，比如對于要求更高精度的項目，可選擇更高像素的相機，并進行更精細的配置，如調(diào)整曝光時間、光圈和白平衡等參數(shù)，以達到更高的測量精度；地面控制點是無人機航攝測量的重要環(huán)節(jié)，其設置和布設的合理性直接影響測量數(shù)據(jù)的精度和準確性，在進行前期設計時，需要根據(jù)項目需求和地形地貌來確定控制點的數(shù)量和分布位置，以確保測量數(shù)據(jù)的準確性和可靠性[4]。

（二）測量區(qū)域控制網(wǎng)的設置

控制網(wǎng)是指在實地測量中通過測量方法和聯(lián)合加密操作，獲取一組空間高精度坐標的點集，并按照設定要求相互掛接、確定各點在空間中的位置關系的水平基準框架，為綜合測量提供完整且統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)，能夠為無人機航攝提供高精度的坐標基準，保證后續(xù)數(shù)據(jù)的精度。首先，在控制點的選擇方面，控制點是控制網(wǎng)的核心，對其選擇的質(zhì)量和數(shù)量要求比較高，控制點需要根據(jù)無人機航攝的規(guī)劃和具體測區(qū)的特點，合理地選擇不同類型的控制點，通常包括經(jīng)緯儀控制點、高程控制點、植被控制點等控制點?？刂泣c需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整，并應注意分布密度；其次，在控制網(wǎng)布設過程中，控制點之間的聯(lián)系通過具體測量方法和技術實現(xiàn)，在該過程中，需要盡可能地減少各種誤差，使每個控制點的精度能夠得到有效保障，且為方便后期處理，應采用真正的無偏測量、確保各點之間的垂直精度與水平精度。在無人機航攝中，控制點與許多要素有關，如相機內(nèi)部的調(diào)整、地面或背景的遮擋等，需要考慮這些因素，合理安排控制點與測區(qū)的聯(lián)系，通常情況下對于測量區(qū)較小的控制點，可以適當增加控制密度，以此來提高空間位置的精度；最后，在控制點的驗證方面，在測量結(jié)束后，需要在控制點上進行數(shù)據(jù)驗證，以檢查測量精度是否符合要求，如果控制點數(shù)據(jù)受到人為干擾，或者由于保持方式不當、控制點資料缺失等原因?qū)е聰?shù)據(jù)精度受損，測量精度也將受到影響，所以在進行數(shù)據(jù)驗證時，需要做好準備，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真等問題[5]。

（三）無人機航空飛行路線設計

首先，在項目前期準備中，在設計無人機航空飛行路線之前，需要明確項目的測量目標和要求。根據(jù)工程項目的特點和測量需求，確定無人機飛行的區(qū)域范圍、測量精度要求以及需要獲取的數(shù)據(jù)類型，包括數(shù)字高程模型、正射影像等。在飛行路線設計過程中，需要對項目區(qū)域內(nèi)的空中障礙物進行分析和評估，通過獲取相關地理數(shù)據(jù)和航空圖像，識別并標注出建筑物、樹木、電線桿等障礙物的位置和高度信息，以避免無人機飛行過程中的碰撞風險；其次，在飛行路線設計中，根據(jù)測量區(qū)域的形狀和大小，設計合理的飛行航線，常用的飛行航線規(guī)劃方法包括正方形航線、螺旋狀航線、網(wǎng)格狀航線等，航線的設置應盡量覆蓋整個測量區(qū)域，并考慮到航線之間的重疊度，以獲取更高的數(shù)據(jù)精度和完整性。根據(jù)測量需求和無人機的性能特點，確定適宜的飛行高度和速度，飛行高度的選擇應考慮到地物特征和測量精度要求，充分捕捉細節(jié)信息，控制飛行速度可以保證數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和一致性。在飛行路線設計中，航拍間隔的設置直接影響獲取的圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量和后期處理的效果，根據(jù)測量精度要求和無人機的相機參數(shù)，合理設置航拍間隔，確保相鄰圖像之間有足夠的重疊度，以便進行后續(xù)的圖像拼接和三維重建；最后，在無人機航空飛行路線設計中，必須保障飛行安全，在設計飛行航線時，需要綜合考慮飛行高度、障礙物位置、飛行限制區(qū)域等因素，確保飛行過程中的安全性，同時需遵守相關的航空法規(guī)和無人機飛行規(guī)范，保證飛行操作的合法性和規(guī)范性。飛行路線設計完成后，無人機可以按照預定的航線進行自動飛行，采集測量區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。采集完成后，需要對獲取的數(shù)據(jù)進行處理，包括圖像拼接、地物提取、數(shù)字模型生成等步驟，以獲取所需的測量結(jié)果和產(chǎn)品。

（四）測量區(qū)域場外控制點的設置與運行

控制點是進行無人機航攝測量的基礎性工作之一，而無人機航攝測量只有設置確定的控制點才能達到有效的測量效果?？刂泣c一般采用全站儀或GPS測量儀進行設置，并通過后續(xù)的處理來獲得高精度的坐標信息，在進行場外控制點設置前，需要首先確定測量區(qū)域的范圍和關鍵地點，根據(jù)測量區(qū)域的實際情況，選擇合適的控制點布設策略，控制點數(shù)量必須達到要求，確保后續(xù)數(shù)據(jù)處理的可靠性和精度，同時控制點數(shù)量要控制在合理的范圍內(nèi)，防止增加測繪成本；控制點布設應考慮到光影影響，避免光影對測量數(shù)據(jù)的影響，且控制點應覆蓋整個測量區(qū)域，保證后續(xù)數(shù)據(jù)處理的完整性。在進行控制點設置后，需要對控制點進行運行，并記錄控制點的位置信息和狀態(tài)信息，用于測量數(shù)據(jù)處理使用；控制點的運行分為兩個部分，即控制點的檢查和控制點的記錄，控制點的檢查是指對控制點進行定位和檢測，從而確保其位置的準確性，同時還需要檢查控制點的狀態(tài)，確保能夠正常地工作；控制點的記錄是指跟蹤控制點的位置和狀態(tài)信息，保證后續(xù)數(shù)據(jù)處理的精度和可靠性，控制點需要記錄的信息包括控制點編號和名稱、在地圖上的位置和經(jīng)緯度信息、狀態(tài)信息以及控制點的高度和相關參數(shù)信息，通過對控制點的科學設置與運行調(diào)整，可以有效提升無人機航測測量精準性[6]。

（五）測量數(shù)據(jù)處理

在控制點布設、測量完成后，需要做好測量數(shù)據(jù)處理工作，采用科學的處理方法，確保測量數(shù)據(jù)處理的全面性。首先，無人機航攝圖像數(shù)據(jù)處理需要建立數(shù)學模型，能夠?qū)D像進行幾何糾正和配準，使圖像坐標能夠轉(zhuǎn)換為地理坐標。建立數(shù)學模型需要考慮影響因素，如攝影機的參數(shù)、平臺位置姿態(tài)參數(shù)等，并采用已知控制點方法的控制測量，確定圖像與地面或地圖的相對位置關系。常用的數(shù)學模型有直接線性變換、松弛塊法、最小二乘法等。通過數(shù)學模型，可以準確計算出每個像點對應的地理坐標和高程，建立幾何空間模型，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理打下基礎。其次，在數(shù)據(jù)預處理過程中，無人機航攝圖像，存在各種形式的失真，比如中心畸變、徑向失真、透視畸變等，需要根據(jù)預先建立的數(shù)學模型對失真進行校正。無人機航攝圖像在拍攝過程中受到各種干擾和影響，比如云、霧、霾、反光等，這些影響導致圖像的質(zhì)量下降，所以需要進行圖像增強，使其更容易觀察和處理，主要增強方法有對比度增強、噪聲降低、銳化和平滑等處理。最后，需要做好三維模型生成工作，三維模型生成的過程是將數(shù)字高程模型、紋理信息、攝像機外方位元素及其他傳感器信息等數(shù)據(jù)相結(jié)合，自動生成表現(xiàn)真實場景的三維立體模型，能夠為工程建設提供三維模型支持。

五、無人機航攝在工程測量測繪中的應用注意事項

無人機航攝在工程測量測繪中應用時，需要注意以下事項：1.合理規(guī)劃飛行任務。在進行無人機航攝之前，必須對測量區(qū)域進行充分的調(diào)查和研究，確定適合的飛行高度和航拍間隔，避免因地形、障礙物等因素導致數(shù)據(jù)采集問題。在規(guī)劃飛行任務時，必須密切關注氣象條件，避免在強風、降雨、大霧等惡劣天氣下進行無人機航攝，不良氣象條件會影響無人機的穩(wěn)定性和圖像質(zhì)量，可能導致測量數(shù)據(jù)的不準確性。2.保證飛行安全。在進行無人機航攝時，必須嚴格遵守相關的法規(guī)和規(guī)范，了解并遵守當?shù)睾娇展芾頇C構對無人機飛行的規(guī)定，獲得必要的飛行許可和執(zhí)照。確保飛行過程合法、安全、可控；在每次飛行前，必須對無人機和相關設備進行全面的檢查和準備工作，包括檢查無人機的電池狀態(tài)、傳感器是否正常工作、攝像機的校準等，確保無人機設備完好，并進行相應的預飛檢查和功能測試；避免在人口密集區(qū)域、機場附近、限制飛行區(qū)域等禁飛區(qū)域進行無人機航攝，選擇空曠、無障礙物的區(qū)域，減少與其他飛行物體的沖突風險。3.數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量控制。在進行無人機航攝時，要確保拍攝的圖像質(zhì)量良好，注意攝像機的校準和調(diào)試，避免圖像失真和色差等問題，同時需要關注光照條件，避免強烈的光線或陰影對圖像質(zhì)量的影響；在無人機航攝完成后，需要進行數(shù)據(jù)的后處理和處理，這包括圖像的拼接、配準、地物提取和數(shù)字模型生成等步驟，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性，并進行必要的校正和校驗；進行數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查，包括驗證控制點的準確性、比對不同數(shù)據(jù)集的一致性等，確保測量結(jié)果符合預期的精度和精確性要求。

六、結(jié)語

綜上所述，無人機航拍技術作為一種新型技術，被廣泛應用于現(xiàn)代測繪工程測量工作中。通過科學、合理運用該項技術，能夠最大限度提高測繪工程測量工作的質(zhì)量與效率，相比傳統(tǒng)的航拍測量技術，無人機航拍測量技術更加迅速、準確、靈活性更好、成本更低、安全性更高，充分保障了測繪測量的精確度，推動整個行業(yè)的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展?；谶@些優(yōu)點，無人機航攝技術在今后工程測量中會得到更加廣泛的應用。

參考文獻

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