任二斌

靖邊縣自然資源綜合開(kāi)發(fā)利用中心 陜西 榆林 718500

隨著專業(yè)技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展，測(cè)繪工程測(cè)量技術(shù)從傳統(tǒng)的測(cè)繪方式向信息化的方向發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)變得更加靈活，并且測(cè)繪的精度也得到了極大的提升。在測(cè)繪工程測(cè)量工作中利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被探測(cè)地區(qū)的全方位探測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中各類信息和資料的全面探測(cè)。當(dāng)前，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的運(yùn)用，已獲得了較好的成效，但是也有一些不足之處，仍需根據(jù)具體的條件，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究和分析，這樣才可以充分發(fā)揮出無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1 概述測(cè)繪工程測(cè)量

測(cè)繪工作就是對(duì)空間、大地等各種資料進(jìn)行測(cè)量，并將其制作成對(duì)應(yīng)資料的地形圖。在重大項(xiàng)目實(shí)施之前，都要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)地勘察和測(cè)繪，并結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)，以便于項(xiàng)目投資的確定和項(xiàng)目的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。通常來(lái)說(shuō)，測(cè)繪測(cè)量被運(yùn)用到了工程建設(shè)的全過(guò)程中，在確保工程按設(shè)計(jì)施工方面起著非常關(guān)鍵的作用。而且，在工程建設(shè)結(jié)束后，仍需進(jìn)行竣工測(cè)量，確保所有環(huán)節(jié)都符合設(shè)計(jì)，達(dá)到預(yù)期的施工質(zhì)量。為了適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，進(jìn)行測(cè)繪工程測(cè)量工作，要加大對(duì)專業(yè)技術(shù)的研究力度，推進(jìn)傳統(tǒng)測(cè)繪方式的轉(zhuǎn)型，借助高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量和高精度的測(cè)量，為工程建設(shè)提供可靠的支撐[1]。當(dāng)前，國(guó)家的測(cè)繪工作已基本完成，并取得了較好的成果。特別是有了無(wú)人機(jī)的遙感繪制技術(shù)的支撐，它能夠在較大的范圍上實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)地區(qū)的全面的繪制和測(cè)量，從而獲得更加全面和詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)變得日益顯著，然而，它在技術(shù)上仍存在著一些缺點(diǎn)，比如，容易受到外界因素干擾、測(cè)量數(shù)據(jù)處理功能不足等，因此，還需要在已有的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行更深入的研究和分析，力爭(zhēng)為測(cè)試工程提供更為有效的支撐，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。

2 概述無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)

2.1 含義

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是將無(wú)人機(jī)和遙控感應(yīng)等技術(shù)相結(jié)合，在工作中可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的對(duì)探測(cè)資源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)。并針對(duì)相關(guān)的地學(xué)資料，進(jìn)行專門(mén)的解析，構(gòu)建相關(guān)的模式，以便于資料的深入了解。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)有著諸多優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種領(lǐng)域，如工程地圖繪制。當(dāng)前，這一技術(shù)正在全球范圍內(nèi)競(jìng)相開(kāi)發(fā)，并將其應(yīng)用于各種領(lǐng)域。在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)中，無(wú)人機(jī)裝置指的是一種無(wú)人駕駛的飛行器，它可以由地面上的工作人員對(duì)其進(jìn)行無(wú)線控制，也可以由機(jī)械自身搭載的電腦實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的控制，從而實(shí)現(xiàn)其在預(yù)定的軌道上運(yùn)行。因?yàn)樗灰箫w行員在飛機(jī)上進(jìn)行真正的操作，所以它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，并且造價(jià)也比較低廉，所以它可以在比較危險(xiǎn)的地方，或是人們不能到達(dá)的地方，進(jìn)行真正的檢測(cè)。比如：在條件比較差的災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)，使用它來(lái)進(jìn)行營(yíng)救工作，或是在嚴(yán)酷的環(huán)境下，對(duì)該地區(qū)的真實(shí)狀況進(jìn)行探測(cè)[2]。在遙感技術(shù)中，將各種種類的照相機(jī)、成像儀、雷達(dá)和電磁波探測(cè)儀等儀器設(shè)備組合在一起，使得其具備對(duì)信息、圖像等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析等功能，其靈敏度高，質(zhì)量低，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。通過(guò)融合遙感技術(shù)和無(wú)人機(jī)，因此形成無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，可以對(duì)更大范圍的地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)遙感攝影如圖1。

2.2 優(yōu)勢(shì)

2.2.1 監(jiān)測(cè)面積大

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是測(cè)繪工程測(cè)量中的一項(xiàng)核心技術(shù)，為了能夠更好地與時(shí)代發(fā)展的需要相匹配，并且滿足工程建設(shè)對(duì)測(cè)繪測(cè)量數(shù)據(jù)的需要，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)也在進(jìn)行著持續(xù)的革新，其優(yōu)勢(shì)為具有廣泛的監(jiān)測(cè)方位，而且還在繼續(xù)進(jìn)行著擴(kuò)展。針對(duì)小區(qū)域的目標(biāo)探測(cè)，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能夠達(dá)到測(cè)繪測(cè)量的需求，能夠得到較為理想的監(jiān)測(cè)效果，而且測(cè)量范圍具有很高的可擴(kuò)展性和可控性。在測(cè)繪工程測(cè)量過(guò)程中，可以將被測(cè)區(qū)域以3D的方式呈現(xiàn)出來(lái)，給測(cè)繪測(cè)量工作人員一個(gè)更為直接的監(jiān)測(cè)方式，從而提升了監(jiān)測(cè)工作的整體效果。

2.2.2 檢測(cè)效率高

將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)用于測(cè)繪工程測(cè)量中，有利于提高整體檢測(cè)效率，特別是對(duì)于一些突發(fā)情況下的探測(cè)，相對(duì)于常規(guī)的探測(cè)方式，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)具有更高的探測(cè)效率，降低了各類負(fù)面連鎖效應(yīng)的發(fā)生，從而確保了測(cè)繪項(xiàng)目的整體工作流程的標(biāo)準(zhǔn)化和高效性，從而提升了測(cè)量成果的完整性和精確度，能夠滿足突發(fā)情況下的應(yīng)急響應(yīng)需求。此外，在遇到狹小、不方便進(jìn)入的地區(qū)時(shí)，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，可以對(duì)其進(jìn)行大范圍的監(jiān)控，從而提升了測(cè)繪測(cè)量的適應(yīng)性，保證了監(jiān)測(cè)結(jié)果與地方的實(shí)際情況相一致。另外，利用無(wú)人駕駛飛機(jī)的遙測(cè)技術(shù)進(jìn)行3D仿真，還能提高監(jiān)控圖像的直觀性[3]。

2.2.3 數(shù)據(jù)處理速度快

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)裝備了高精度的數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)處理器，可以使測(cè)量數(shù)據(jù)的分辨率因此提高。同時(shí)，通過(guò)數(shù)字處理器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)人駕駛飛機(jī)所獲取圖像的轉(zhuǎn)化，形成用戶需要的信息，再將信息傳遞到用戶終端。在目標(biāo)區(qū)域測(cè)繪測(cè)量階段，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)不僅可以提高數(shù)據(jù)處理水平和分辨率，還可以保證獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為測(cè)繪工程的發(fā)展奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3 應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的日趨成熟，各國(guó)對(duì)其重視程度也越來(lái)越高，目前這項(xiàng)技術(shù)已被廣泛運(yùn)用于多個(gè)行業(yè)，并取得了很好的成果。隨著各種功能不斷成熟，對(duì)各種場(chǎng)合的適應(yīng)能力不斷提高，無(wú)人駕駛飛機(jī)正逐步走向國(guó)際上的高檔市場(chǎng)。在這些技術(shù)之中，低空遙感技術(shù)屬于一種較為新興的遙感技術(shù)，它利用無(wú)人機(jī)組裝航空照相機(jī)，來(lái)完成對(duì)該地區(qū)的實(shí)地實(shí)際狀況的勘察，并利用 IMU/GPS進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航，從而能夠滿足1000m內(nèi)低空遙感測(cè)量的要求。在實(shí)踐中，它所具備的高效率、高靈活性、高準(zhǔn)確率和低成本等多個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)得到了凸顯，從而保證了對(duì)地理信息的全面、準(zhǔn)確的獲得。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量作業(yè)中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，可以滿足應(yīng)急救災(zāi)、市政建設(shè)、突發(fā)事件處理等多方面的應(yīng)用需求。

然而，從專業(yè)的觀點(diǎn)來(lái)看，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在實(shí)際測(cè)繪中的運(yùn)用仍有許多缺陷，具體表現(xiàn)為：首先，由于無(wú)人機(jī)的體積和重量都比較輕，所以除必要的系統(tǒng)外，一般不會(huì)進(jìn)行任何的安裝和配置。重量小、體積小是一種優(yōu)點(diǎn)，但它也有缺點(diǎn)，特別是在進(jìn)行空中偵察時(shí)，空中的風(fēng)場(chǎng)會(huì)對(duì)它的飛行帶來(lái)很大的干擾，嚴(yán)重的話還會(huì)導(dǎo)致它的失靈。由于受到風(fēng)向的影響，飛行狀態(tài)并不是很好，影響到所收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。第二，由于技術(shù)原因，一般的無(wú)人機(jī)上的傳感器精度都比較低，所以得到的照片和視頻資料的準(zhǔn)確性很低，很難為高精密地圖的建設(shè)提供必要的數(shù)據(jù)支撐，而且還會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間和能量。第三，在測(cè)繪測(cè)量職工利用無(wú)人機(jī)技術(shù)，要求安排專業(yè)人員操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的精確控制。這不但嚴(yán)重依賴于無(wú)人駕駛飛機(jī)的電腦技術(shù)與 GPS技術(shù)，而且與操作人員的操作技巧密切相關(guān)。

3 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 科學(xué)設(shè)置測(cè)量網(wǎng)

要對(duì)測(cè)量網(wǎng)進(jìn)行合理的布置，確保測(cè)量網(wǎng)的準(zhǔn)確度，有利于提高無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)測(cè)量精度，獲得更加準(zhǔn)確的測(cè)繪信息。將無(wú)人機(jī)遙感繪制系統(tǒng)中所使用的 GPS技術(shù)劃分為兩種類型：一種是靜止差分技術(shù)，另一種是動(dòng)態(tài)差分技術(shù)。在使用靜止差分技術(shù)時(shí)，可以搭建一個(gè)基站，并對(duì)測(cè)繪測(cè)量的數(shù)據(jù)展開(kāi)分析，從而保證了定位的精度。動(dòng)態(tài)差分法是一種載波相位差法，有利于精確定位坐標(biāo)。通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)來(lái)建立測(cè)量網(wǎng)，利用對(duì)項(xiàng)目成果的真實(shí)狀況進(jìn)行全面的監(jiān)控，從而可以更快地找到問(wèn)題所在。此外，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)所配備的 GPS技術(shù)還可以將有關(guān)問(wèn)題向控制中心匯報(bào)，從而保證問(wèn)題可以被及時(shí)地解決。

3.2 利用GPS測(cè)繪技術(shù)

GPS技術(shù)在外業(yè)測(cè)繪中也發(fā)揮著非常重要的作用，它能夠?qū)こ淌┕がF(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)施工點(diǎn)進(jìn)行精確定位，從而提升測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行工程正式測(cè)量之前，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的勘查，對(duì)重要的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行合理的定位，并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)注，為后續(xù)的測(cè)繪測(cè)量工作做好充分的準(zhǔn)備。此外，還必須按規(guī)定將無(wú)線 GPS設(shè)備安裝到位，增強(qiáng)天線基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，確保信號(hào)接收無(wú)異常，并對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面監(jiān)控。

3.3 有效融合各項(xiàng)技術(shù)

將無(wú)人駕駛飛機(jī)遙測(cè)技術(shù)用于測(cè)繪項(xiàng)目，能夠獲得更精確、更清晰的地物數(shù)據(jù)，在最大程度上滿足測(cè)繪項(xiàng)目的實(shí)際需要。比如，在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，可以高效地確定建筑基礎(chǔ)點(diǎn)，并對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行交叉，從而構(gòu)成一種網(wǎng)狀的繪制結(jié)果，從而保證每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的數(shù)據(jù)都具有較高的精度。而當(dāng)遇到實(shí)地情況比較復(fù)雜的測(cè)繪區(qū)域時(shí)，可以將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)和信息技術(shù)相融合，利用計(jì)算機(jī)軟件的合理運(yùn)用，構(gòu)建出與實(shí)地相符的3D模型，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)關(guān)鍵信息進(jìn)行采集，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析，最終形成一張完整的地圖。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于多源異構(gòu)空間模型的新方法，即基于多源異構(gòu)空間模型和多源異構(gòu)空間模型的新方法。可以說(shuō)，測(cè)繪測(cè)量數(shù)據(jù)信息的可靠性與準(zhǔn)確性是衡量所用測(cè)繪技術(shù)方法有效性的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。通常情況下，在比較大的測(cè)繪區(qū)域中，應(yīng)該將 GPS技術(shù)的運(yùn)用作為重點(diǎn)，構(gòu)建CORS站，從而能夠?qū)y(cè)繪區(qū)域中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，為圖紙的繪制提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)也有利于及時(shí)解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。

4 測(cè)繪工程測(cè)量中無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的具體運(yùn)用

4.1 獲取測(cè)繪影像資料

在應(yīng)用無(wú)人駕駛飛機(jī)進(jìn)行地面測(cè)量時(shí)，必須充分掌握測(cè)量區(qū)域的真實(shí)狀況，據(jù)此制定特定的航跡，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選取合適的裝備平臺(tái)。因?yàn)樵谡鎸?shí)的飛行中，無(wú)人機(jī)的幅度很小，而且有很大的傾角，所以，它在獲得數(shù)據(jù)信息的時(shí)候，要充分的使用飛行時(shí)所拍攝的照片，來(lái)充實(shí)后期的3D圖像處理效果。在此過(guò)程中，必須確保在安裝了無(wú)人機(jī)的拍攝系統(tǒng)中，數(shù)字相機(jī)所拍攝的圖片要與有關(guān)的圖像處理標(biāo)準(zhǔn)相符，從而能夠確保圖像的處理效果。

4.2 數(shù)據(jù)采集

在使用無(wú)人駕駛飛機(jī)進(jìn)行信息收集時(shí)，根據(jù)收集對(duì)象的不同，分為自動(dòng)加密方式和人工收集方式。對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，自動(dòng)加密是其內(nèi)部控制系統(tǒng)中的一種自我保護(hù)措施，在采集到的信息和數(shù)據(jù)之后，通過(guò)傳感器和攝像裝置將其暫時(shí)存儲(chǔ)在機(jī)器里面，并通過(guò)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行加密，從而有效地保障了數(shù)據(jù)和信息的安全性。在工作人員想要應(yīng)用儲(chǔ)存在里面的資料時(shí)，必須要有相應(yīng)的訪問(wèn)權(quán)。通過(guò)利用自動(dòng)化密碼技術(shù)，可確保所收集到的資料的安全。手工采集方式，是指通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)，根據(jù)基站內(nèi)的實(shí)際采集需求，有目標(biāo)地操控?zé)o人機(jī)，進(jìn)行有選擇地拍攝，從而獲得所需的信息和數(shù)據(jù)。

4.3 測(cè)量分析惡劣環(huán)境

在某些項(xiàng)目的建筑施工測(cè)繪工作中，因其所處的建筑環(huán)境比較特殊，采用常用的測(cè)繪手段難以達(dá)到特定的測(cè)繪目標(biāo)。在此背景下，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，既可以進(jìn)行低空航攝，又可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，并獲得特定的測(cè)量結(jié)果，因此，無(wú)論是數(shù)據(jù)分析還是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，都可以達(dá)到很高的智能化。所以，在目前的林業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村建設(shè)中，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)得到了很好的應(yīng)用，它既可以在多種嚴(yán)酷的條件下進(jìn)行監(jiān)測(cè)，又可以有效保障監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

4.4 數(shù)據(jù)處理

與常規(guī)資料處理相比，采用無(wú)人駕駛飛機(jī)進(jìn)行資料處理具有更高的效率和更高的質(zhì)量。尤其是在大型礦區(qū)，由于現(xiàn)有的測(cè)量資料存在著信息不完備、處理效果不佳等問(wèn)題，難以為礦區(qū)治理提供科學(xué)依據(jù)，礦區(qū)治理成效難以實(shí)現(xiàn)。但是，通過(guò)使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，在對(duì)礦區(qū)進(jìn)行地圖繪制的時(shí)候，可以迅速地獲得礦區(qū)的具體環(huán)境狀況，并及時(shí)地將這些細(xì)節(jié)的信息數(shù)據(jù)發(fā)送回來(lái)，從而為礦區(qū)的治理和管理決策提供及時(shí)、科學(xué)、完備的數(shù)據(jù)支撐。

4.5 突發(fā)事件應(yīng)急處理

在對(duì)各種地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行探測(cè)時(shí)，通常會(huì)遭遇到一些突發(fā)情況。在對(duì)突發(fā)事故進(jìn)行評(píng)估時(shí)，由于傳統(tǒng)評(píng)估方式的耗時(shí)較長(zhǎng)，而且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)事故的監(jiān)測(cè)，使得監(jiān)測(cè)工作不能按照傳統(tǒng)的方式進(jìn)行。例如，在山區(qū)發(fā)生地震災(zāi)害的時(shí)候，周邊的環(huán)境一般都比較糟糕，因此，對(duì)地面的監(jiān)測(cè)工作是沒(méi)有辦法進(jìn)行的，如果出現(xiàn)了惡劣天氣，也就沒(méi)有辦法使用衛(wèi)星遙感或航空遙控技術(shù)獲得受災(zāi)地區(qū)的實(shí)時(shí)圖像。而無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以完全解決上述問(wèn)題，它可以快速地深入到受災(zāi)地區(qū)，對(duì)受災(zāi)地區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，從而可以對(duì)受災(zāi)地區(qū)的房屋倒塌情況以及道路損壞情況進(jìn)行有效地評(píng)價(jià)，為后續(xù)救災(zāi)工作提供可靠的數(shù)據(jù)和圖像支撐。

4.6 獲取特殊目標(biāo)

一些測(cè)繪工程信息資料的獲得比較困難，都可以歸納為特定對(duì)象。在具體的測(cè)量過(guò)程中，通常都會(huì)要求獲得一些的具體的數(shù)據(jù)和信息，而使用常規(guī)測(cè)量方法時(shí)，不能精確的獲得這些數(shù)據(jù)。在此情形下，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，可以有效地確保所獲得的圖像數(shù)據(jù)的高精度，并在確保定位精度的前提下，對(duì)于提升測(cè)繪成圖的制作效率具有十分關(guān)鍵的意義，并在全測(cè)繪過(guò)程中，還可以節(jié)省資源。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，將無(wú)人駕駛飛機(jī)測(cè)繪技術(shù)運(yùn)用于測(cè)繪工程的測(cè)量，可以減少測(cè)繪工作的費(fèi)用，提高測(cè)繪工作的安全性和工作效率。在此基礎(chǔ)上，測(cè)繪單位需要進(jìn)一步完善無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，提高整體技術(shù)水平，保障測(cè)繪工程測(cè)量質(zhì)量。