工程测量中无人机航测技术的应用

工程测量中无人机航测技术的应用

邱明

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摘要：近年来，无人机航测技术在工程测量领域中应用越来越广泛。相较于传统航测技术，无人机航测技术具有投入成本低、操作简单及拍摄精度高的优点，可以有效提高工程测绘工作效率质量。技术人员依据无人机航测技术特点，采用正确操作流程，可以有效提高无人机航测技术数据采集的准确度，获得更加精准的工程数据，促进工程建设顺利展开。

关键词：工程测量；无人机；航测技术

引言

随着信息时代的到来，无人机发展迅速，在许多行业中发挥着很大的作用。无人机具有体积小、灵活性强、操作简单等优点，为工程测绘和数据采集创造了有利条件。无人机测量技术可以解决复杂的工程测量技术问题，不仅有效提高了工程测量的效率，而且可以应用于许多领域来保证数据测量的准确性，促进工程安全测量的顺利进行。无人机航测技术使局部数据得到更新，满足了工程测量高精度的要求，促进了测绘信息产业的发展和进步，其广泛应用是现代社会发展的必然趋势。随着我国社会经济的稳步发展，无人机摄影技术也得到了广泛的应用。本文系统概述了无人机空中测量的技术知识，希望这些内容有助于读者更好地理解无人机航测，从而促进技术进步和发展。

1无人机航测技术原理

将无人机航测技术应用于工程测量中可以有效提高测量效率与测量精度，通过对高分辨率影像数据的快速处理与反馈来获取质量较高的影像数据，但同时对无人机的拍摄能力和数据处理能力提出了更高的要求。目前，主流的无人机航测技术主要包括影像资料采集与数据处理两个系统，其中影像资料采集必须建立在无人机飞行控制系统与地面监控系统的基础上，通过操纵无人机沿着计划航线来获取相应的航拍影像资料。通常情况下，需要将航向重叠保持在70%，旁向重叠保持在50%。航拍相片重叠是指无人机对同一目标间隔相同距离的两个位置进行拍摄，因此无人机航拍对其数据信息处理能力具有较高要求。随着无人机航拍技术适应范围越来越大，其在工程测量中应用越来越广泛，其中遥感信息处理系统分为三维建模系统与空中三角测量系统。空中三角测量系统是无人机航测应用于工程测量的基础，可以有效提高航测精度。空中三角测量系统是对航带的整合处理，确定不同行带之间的关系，对影像通过定向分析整合，确定无人机航测影像的连接点设置，通过相控点与平差计算来构建完善的工程三维立体模型。

2影响无人机航测质量的不利条件

无人机飞行姿态的控制方法主要有两种，一种是无人机自身的飞行控制系统控制；另一种是无人机操控手远程控制。无论哪种飞行姿态控制方式都无法弥补无人机自重轻、机身惯性小以及机身受空气流动影响大的基本事实，也正是受制于这种基本事实，无人机航测过程中的仰俯角度、旋偏角度以及侧滚角度的变化幅度都要略大于传统手段的航测技术。根据航测照片质量规范要求可知，航测照片的倾斜角度应小于5°，测量地区不处于困难模式下的最大倾斜角度应小于12°，而倾斜角度超过8°的航测照片数量应在总航测照片数量的10%以下。而无人机航测过程中所获取的照片相应指标大多数情况下都会超出规范要求。通过前文的论述可知，无人机航测过程中会出现飞行姿态的稳定性欠佳、航带排列不整齐以及旋偏角度与影像畸变均较大等不利情形，而在实际测量中为了规避这些不利因素，避免出现漏拍的情形，通常采取提高旁向重叠度或者提高航向的方法来实现目的，这种方法虽然可以大幅度降低漏拍的概率，但是因为无人机搭载的普通单反相机像幅小，如果要满足重叠度的预定目标，就需要成倍增加测区内的影像数量，直接导致航测后期处理的工作量激增，降低了航测工作效率。

3无人机航测技术的实际应用

3.1在城市规划中的应用

无人机航测技术在城市规划中的应用，有助于提高抽样精度、统计规律与数据分布特征的一致性。随着城市化进程的推进，数据采集具有越来越重要的意义。目前，无人机航测方法可以改善地形特征模拟，促进城市建设。当需要某些特定领域的数据时，应用该技术可以进行多方面的综合数据采集，不断丰富参考数据库，使建筑行业能够进行理性分析，从而提高城市建设的质量。在这个过程中，数据收集容易出现波动。因此，必须以更加合理的方式完成数据收集。

3.2在水利工程中的应用

①水库管理区范围和保护区范围的初步划定。本文根据水文分析提取了水库集水线和集水区域，并将其与初步划定的管理区边界相交的集水区外边界作为保护范围外边界，而初步划定的管理区边界与该保护范围外边界之间的区域即为初步界定的水库保护区范围。初步划定的水库总面积约为1800km2，该范围过大、实际航测耗费时间较长，由于经费有限，因此在保护区外边界范围内选定700km2的区域进行无人机航测作业，该区域完全覆盖管理区范围，充分满足管理区确界需求。②水库管理区范围和保护区范围的最终确界。通过内业数据处理的相关步骤，对无人机拍摄的高分辨率影像进行拼接、融合、控制点刺点纠正，分别生产1∶2000的水库正射影像图和数字高程模型。对比初步确界和最终确界的管理区边界可知，主干流域大部分都被划入管理区范围，但最终确界的管理区边界在细节上更加贴合流域边界；而在支流部分，初步确界的管理区边界虽然更为平滑，但部分流域未完整划入管理区范围，且无人机航测数据的空间分辨率更高，最终确界的管理区边界比初步确界结果更准确。

3.3在特殊地形环境中的应用

无人机测量技术也用于设计其他要求高测量精度的主要工程设施。首先，根据项目的实际需要确定测量区域，并进行现场研究，确定空气湿度、风向、坡度等。根据测量对象精度的要求，在设计摄影和航测方法时，还需要校正无人机摄影过程中的图像失真。为了确保测量的准确性，每个图表需要设置数个检查点，建立数字高度模型，并接受质量检查。通过无人机，工程测量结果更加准确有效。在工程实践中，由于航测系统基本成熟，而无人机可以提高工程测量的智能化水平，总体控制难度不高，能够满足大多数特殊地形的需要。因此，无论是新农村建设还是土地测绘的应用，都可以反映无人机航测的优越性。在复杂的地质条件下，水利工程施工过程中的局部测量经常出现一定的危险性。利用无人机航测技术对整个工程空间进行精确测量，不仅可以缩短测量时间、进一步提高测量质量，还可以保障测量人员的安全。总之，无人机测绘技术的应用大大提高了工作的效率和安全性。

结束语

综上所述，在技术进步的推动下，无人机航测取得了显著成效，广泛应用于城市规划、工程建设、生态监测、自然资源管理等各类工程测绘业务，实现了良好的技术效果，弥补了传统测量方法的差距，促进了工程测量的技术创新。从技术角度看，无人机航测结合了工程测量，具有高精度、高灵活性和高效率，能够适应各种工程测量。依托无人机航测的技术优势，整体测量质量大大提高。然而，结合工程实践可以看出，无人机航测也存在不足，尤其是在稳定控制和续航时间方面。因此，无人机航空测量需要进一步改进，以满足更高的工程测量要求。

参考文献

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