无人机遥感技术在测绘工程测量的应用

［摘要］无人机遥感技术是传统摄影测量强有力的补充，其凭借自身核心优势普遍应用于多个领域，尤其是近年来无人机平台、载荷设备及数据处理软件等高速发展，无人机遥感技术在高空间分辨率方面具有不可比拟的优势。基于此，文章主要分析无人机遥感技术在测绘工程测量中的实践应用。

［关键词］无人机遥感技术；测绘工程测量；测绘影像

科技高速发展背景下，测绘工程进入新发展时期，特别是无人机遥感技术创新成果十分显著，其基本原理主要是依托无人驾驶飞行设备，联合应用多项先进技术，完成被测目标区域内信息收集，实现精准、全面测量，提高各类数据收集效率，具有良好的应用成效，且能保证最终测绘测量成果的精准性。

1无人机遥感技术组成及其应用优势

1.1无人机遥感技术组成

无人机遥感技术主要是由硬件系统、软件系统、通讯系统构成。其系统核心构成（见图1）主要包含以下几方面：①飞行平台。飞行平台是无人机系统实际承载平台，用于无人机飞行，其实际重量应超过2kg，实际飞行速度建议控制在60～160km/h，续航实际能力超过1.5h。②飞行控制系统。飞行控制系统是无人机飞行正常工作的保证，主要包括全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）接收机、惯性测量单元（InertialMeasurementUnit，IMU）系统等，其主要控制飞行测绘工作中实际状态，关系到后续测绘测量成果的可靠性。③遥感设备。遥感设备是飞机正式飞行中获取影像的关键性传感装置，当前传感器类型较多，正式飞行之前需做好系统性检查。④任务规划与控制站。地面控制站是无人机遥感控制中心，可动态化控制无人机在实际工作中采集数据、接收指令，同时也是控制人员对飞机控制指挥中心，是飞行监视和数据采集场所。⑤数据后处理系统。该系统核心任务是对飞机采集动态化数据之后，完成数据提取的系统，因无人机在实际飞行过程中受多方因素干扰，其难以保证完全与测量地面保持平行姿态，采集数据与实际数据产生偏差，需采取多项举措加工处理［1］。

1.2无人机遥感技术在测绘工程测量中应用的优势

（1）监测尺度大。无人机遥感技术符合大尺度监测的实际要求，可动态化依托远程检测实时调整测量范围，保证最终测量成果更具精准性。无人机遥感技术除数据准确之外，可减少人力、物力等投入，为测绘工程测量提供保证［2］。（2）信息处理高效。工作人员在测绘工程测量过程中，通过无人机遥感技术对被测区域进行监控，可处理该区域内信息数据，保证信息精准性。在当前测绘工程测量工作中，单纯依靠遥感技术无法更好地完成测量工作，无人机遥感技术需联合遥感系统，发挥各系统优势，获取更好的工程测量成效。（3）监测效率高。无人机飞行速度快、智能化、自动化特征明显，工作人员在实际开展监测工作过程中，可对无人机实际飞行高度、速度进行控制，进一步扩展监测范围。同时，选取无人机遥感技术，可实现定点监测，应对各类突发事件具有良好的成效。（4）测量成本低。无人机遥感技术开展测绘工程测量作业，设备整体投入费用不高，操作流程较为简单，人员进行培训后便可实践操作，能节省大量人工成本。

2无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用

2.1测绘影像资料获取

测绘影像资料获取是测绘工程实际测量的关键内容，需加以重视，工作人员在选用无人机遥感技术进行实际测绘过程中，应全方位掌握被测目标区域内实际状况，并以此为基础合理规划无人机飞行路线，结合实际试飞情况确定最终设备平台。无人机正式飞行过程中幅度较小，会产生较大的偏角，获取信息数据的同时，工作人员应最大限度通过飞行拍摄影像不断丰富后期三维处理影像。因无人机应用受续航能力限制，对较大范围测区需进行合理划分，为保证实际影像覆盖范围及航摄质量，分区界线与图轮廓线要保持一致，不同测区实际高差应小于0.25倍相对航高，当摄影比例尺超过1∶8000时，要求小于1/6相对航高。根据地面20cm的分辨率设计，最终获取影像应满足1∶2000比例尺的数字线化地图、数字高程模型的数字精度要求［3］。数字高程模型精度要求如表1所示。

2.2数据采集

无人机遥感技术在采集测绘区域内信息的过程中并未实现全过程自动化操作，需在一定程度上结合人工，无人机遥感技术采集数据按照采集主体不同，主要包含两种方式，即自动加密、手动采集。自动加密属于一种自我保护机制，测量数据收集完成之后依托传感器和拍摄设备对信息进行暂时存储，并完成加密工作，保证数据信息安全性。（1）式（1）中，H为无人机飞行高度，单位为m；f为相机焦距；pix为像元大小；GSD为影像地面分辨率。传统摄影测量过程中，航向重叠处于60%～65%，最小限值需大于53%；旁向重叠处于30%～40%，最小限值应大于15%。无人机通常要求航向重叠率、旁向重叠率要分别超过70%、60%。

2.3数据处理

传统数据处理效率、质量等方面存在不足，而应用无人机遥感技术可有效解决这些问题，且具有较强的优势。例如，对大范围矿山进行测绘时，传统测绘方式数据处理周期长，数据收集精准性难以保证，难以为矿山合理化整治提供强有力保证，矿山污染整治成效难以有效提升。无人机遥感技术在矿山测绘工程测量中，可短时间内获取矿山实际信息，并将数据进行实时传输反馈，为矿山整治和管理提供可靠的数据支持。此外，矿山测量方面无人机遥感技术数据处理的优势在于，现下社会对资源需求量持续性增大，但传统矿山开采耗费时间较长，开采难度较大，积极探寻新的资源对缓解能源压力具有积极作用，无人机遥感技术在开发和寻找矿山具有无法比拟的优势，可为矿山后续管理提供保证，制订合理的开采计划［4］。

2.4复杂地区工程测绘

无人机航摄系统可短时间内获取高精度航空拍摄影像，提高测绘工程测量工作水平，并有助于相关人员及时将数据信息处理成果用于城市规划、资源开发等环节中，促进我国资源管理水平的提高。部分工程建设的施工测量过程中，因其施工环境较为特殊，传统测量方式难以满足实际需求。此种背景下，应用无人机遥感技术，可实现低空航摄，同时完成数据分析，获取精准性较高的数据，即数据分析至最终数据统计均实现智能化，具有较强的灵活性。目前，森林开发、农村建设等领域无人机遥感技术应用十分广泛，在各类不良环境中开展测量工作不受外界因素干扰，且能够保证最终测量成果精准性。

2.5突发事件应急处理

随着生态环境破坏日渐严重，近年来各类突发性事件逐步增多，特别是各类自然灾害频发，如地震、泥石流、山体滑坡等。原有的常规测量方式在突发事件实际测量过程中，耗损时间较长，难以实现动态化监测，如发生地震或其他地质灾害后，其周围环境十分恶劣，难以有效进行地面监测，易受外界不良环境干扰，难以及时获取灾区实际情况。但是，无人机遥感技术可进一步解决上述问题，其凭借自身优势能快速进入灾区，对灾区进行动态化监测，及时将获取的影像及数据信息反馈至后台，掌握灾区一手资料，并实时传输影像和视频，助力救援人员全方位掌握灾区最新状况，为救灾指挥中心制订救援方案提供数据支持。将其传输的数据与受灾之前的谷歌影像、高分影像、大比例尺地形图进行比对，救援人员可短时间内标定和估测受灾实际区域、基础设施损坏、房屋损毁等情况，为灾情精准性评估提供助力［5］。

3项目实践案例

3.1项目概况

某地区铝土矿是十分罕见的大型岩溶堆积型铝土矿，该地区面积为1750km2，拥有5个矿区，其中铝土矿实际存储量高达2亿吨，具有较大的经济价值。铝土矿开发项目区域内有公路贯穿全程，交通十分便利。整个地区内矿体分布不均匀，一共拥有148个矿体，不同矿体实际存储量不尽相同，矿体厚度也不均匀，厚度最大数值为10.59m，最小值仅为0.53m；矿体上层的实际覆盖层实际上仅有50cm，更有部分矿体直接暴露在地面；矿体内原矿含率存在差异性，其实际波动处于0.247t/m3～1.58t/m3，平均含矿率为0.909t/m3；铝硅在矿石内变更较大，整个矿区内中部区域的铝硅量均值较高，西北区域次之［6］。

3.2无人机遥感技术实际应用

根据该矿区内整体特征，采矿后需要对其进行及时修复，避免破坏生态环境平衡，因此该矿区应用无人机遥感技术获取基础信息，积极对矿区土地进行复垦，并获取良好的成效，具体主要体现在以下几方面。一是复垦之后耕地实际总量增长，开采之前耕地为38km2，复垦工作完成之后耕地面积增长至41.8km2；二是复垦地适用性增强；三是复垦土地地力显著提高。该矿区复垦之后农作物种植主要以甘蔗等作物为主，0.067公顷土地年收入高达2000元，有效改善了矿区人民生活状况，促进了矿区良好发展。截至目前，该铝土矿先后复垦土地共计328.35公顷，平均复垦率高达100%，平均复地率高达70%。

4结语

近年来，数字化技术、数字化产品逐步被应用到测绘领域，无人机遥感技术作为新兴技术，凭借其优势被广泛应用于多个领域的测绘测量中，也是未来摄影测量发展主要趋势。相关人员在具体实践过程中，需积极分析无人机遥感技术的优势，合理把控其实际应用的各环节，提高测量工作效率，保证最终获取成果的精准性。

主要参考文献

［1］王华.无人机遥感测量GNSS技术在乡村建设中的应用［J］.城乡建设,2020(7):37-38.

［2］徐庆方.矿山地质环境保护与治理恢复中无人机遥感技术的应用实践［J］.冶金与材料,2019(3):91,93.

［3］杨亮,韩庆龙,欧淑芬.浅谈无人机遥感在河道综合整治工程测绘中的应用［J］.测绘与空间地理信息,2019(5):169-171,182.

［4］于堃,单捷,王志明,等.无人机遥感技术在小尺度土地利用现状动态监测中的应用［J］.江苏农业学报,2019(4):853-859.

［5］王抒.无人机摄影测量在数字化地形测量的应用［J］.建筑工程与管理,2020(1):125-126.

［6］王玮.低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用研究［J］.中国高新科技,2019(8):99-101.

作者：扈彤利 单位：内蒙古自治区航空遥感测绘院