无人机技术在测绘工程中的科学实施分析

田世华

摘要：随着我国信息技术发展水平不断进步，无人机技术越来越精进，在测绘工程中发挥的作用也越来越重要。测绘工程属于国家重点工程，国家进行规划、建设及其他工作都需要用到测绘工程，测绘的准确性在一定程度上影响着国家相关工作的有效性。将无人机技术应用于测绘工程中，不仅能够大幅度提高测绘数据的准确性，还能够促使国家测绘水平不断提高，为相关工作奠定一定的技术及数据基础。

关键词：无人机技术；测绘工程；科学实施分析

一、前言

近年来随着发展需要，国家各部门对测绘信息的需求量不断增加，对于测绘信息准确程度要求不断提高，测绘工程中比较重要的两方面是工程测量和地形测量，无人机技术能够很好地进行相关测绘工作。无人机技术全称为无人机航测遥感技术，该技术能够自动获取数据信息智能反馈至总系统，地面影像图片可以直接向相关技术人员传输，为测绘工作提供了极大的便利。随着科学技术不断进步，无人机测绘技术不断发展，测绘效率及速度不断提高，在当下测绘工程中发挥着不可替代的作用。

二、无人机技术简介

（一）无人机概况

无人机（如图1）指的是依靠无线电遥控设备和自备的控制装置，开展飞行操作的不载人飞行器。目前，随着我国科技发展日趋进步，无人机类型不断增加，常用的无人机主要有无人直升机、多旋翼无人飞行器及固定翼无人机等[1]。

无人直升机能够垂直起降，同时可以沿飞行剖面飞行，灵活性高，同时能够自由悬停。多旋翼无人飞行器也被叫做多旋翼直升机，直升机机身上均匀分布了两个或者两个以上螺旋桨，其具有的悬停功能能够对悬停状态下的场景进行拍摄，多用于航空摄影。固定翼无人机的动力能源为电池，相较于以上两种无人机来讲隐蔽性更强，适用于高清航空摄影测量[2]。

（二）无人机技术

无人机技术全名为无人机遥感技术，技术载体为无人机[3]。技术能够应用多个传感器获取并整合信号，依靠信息技术进行数据分类、处理及分析，无人机遥感技术的基础为信息技术网络技术，具体技术为无人机技术、遥感技术和相关通信技术，技术整合能够对空间遥感信息进行获取，帮助相关单位工作人员开展对应工作[4]。

技术优势在测绘工程测量中非常明显，在获得地理信息、环境监测、调查地质地貌等工作中都发挥着十分重要的作用，在救灾活动、城市规划辅助等工程中同样发挥着不可替代的作用，应用无人机遥感技术，技术检测的准确度大幅度提升，为相关工作开展奠定了良好的技术和数据基础。无人机遥感技术包含遥感器、输入设备、输出设备及遥感信息处理平台，类型划分为微波遥感、光遥感及红外线遥感。无人机遥感技术相较于其他技术来讲，在测绘范围更广、测绘速度更快的同时，信息处理和分析准确性更高[5]。

无人机遥感技术结合最先进的通信、遥感传感及无人驾驶飞行技术，能够对地质地貌信息进行自动采集，采集的信息主要有自然环境、国土资源等，同时，技术还具备遥感数据处理、建模及应用等功能[6]，如表1所示。

三、无人机技术在测绘工程中的应用优势

（一）地形测量效率高

测绘工程涉及多项工作，其中比较关键的工作之一为地形测量，技术人员要获取区域准确的地形数据信息，需要亲自前往区域进行实地勘测工作，测绘工程区域的地质勘测需要严格按照相关规定和要求，这样技术人员才能在保证自身勘测安全的基础上确保测量数据的准确性，但是尽管技术人员严格按照要求开展勘测，一些隐蔽区域的勘测仍然存在问题，将无人机应用在地形勘测过程中，不仅能够帮助技术人员减少工作量，还能够提高地形勘测效率，无人机能够自动采集勘测区域各项地形数据，并将采集到的数据实时传输给相关技术人员，相较于传统测绘技术，数据的准确性和全面性都有提高。

（二）测量速度快、精确度高且成本低

相关单位在测绘工程中应用无人机遥感技术能够对信息进行高速度采集，采集结果会以图片的形式传递给技术人员。无人机测绘技术相较于其他技术，分辨率和处理效率都更高，数据处理相当便利，无人机测绘技术的成像速度相较于其他技术更快，DPGrid能够大幅度提升无人机数据测量速度，这一技术与无人机技术相结合，速度能提升8倍以上。技术人员在测绘工程中如果应用传统测绘技术开展相关测绘工作，需要三个月。但是在测绘工作內容相同的情况下，应用无人机遥感技术只需要二十天左右就能完成，且测绘结果精度和准确性都远远高于传统测绘技术。经过测绘完成的图片存在对应坐标数据，图片上标注的点在实际地形中都能够准确对应。

此外，无人机测绘技术相较于其他测绘技术科技含量更高，无人机测绘技术一卡通导航控制系统能够使无人机在一段时间内保持较高水平运行状态，为保证测量精度，设备通常情况下会装设精度相当高的拍摄设备，设置多功能拍摄功能，因此相关单位在测绘工程中应用无人机测绘技术能够进行多角度拍摄，测试角度、俯视角度及倾斜角度的需求基本上都能够实现。相关单位在测绘工程开展过程中，需要对区域地质、地形相关情况进行实时测绘，测量规模大、要求高，传统测绘主要依靠人力，因此大规模测绘工程开展起来比较困难，测绘的准确性也得不到保障。但是，在测绘工程应用无人机测绘技术，上述问题都可解决。无人机测绘技术检测范围广，还能够利用三维模式对检测尺度进行延伸。同时，规模较大的测绘工程往往需要大量资金，对于相关单位来讲后期资金周转会比较困难，但是无人测绘技术能够有效减少人工投入，项目资金会大幅度降低。

四、无人机技术在测绘工程中的应用局限性

（一）传感器精度和限制

1.传感器分辨率的局限性

传感器分辨率是指无人机搭载传感器在测绘任务中能够捕捉到的最小可分辨空间尺寸。尽管无人机传感器技术不断进步，但仍存在一些局限性，如传感器分辨率受制于光学设计和感光元件的物理特性，包括像素大小和光学系统的质量。这些因素限制了传感器在捕捉细节和小尺度特征时的能力。另外，在低空测绘任务中，无人机传感器与地面之间的距离较近，物体的特征可能在传感器到达之前就被遮挡或模糊，最终可能导致分辨率下降。

2.传感器测量误差和精度的限制

在测绘工程中，传感器测量误差和精度是无人机技术应用的另一个重要局限性。首先，姿态稳定性管理。无人机在飞行过程中会受到风力、气流和机体姿态等因素的影响，这可能导致传感器姿态不稳定，进而影响测量结果的精度。其次，GPS定位精度难以控制。无人机常常依赖GPS系统进行定位和导航。然而，GPS信號受到多路径效应、信号遮挡和信号强度变化等因素的影响，可能引发定位误差，从而影响传感器数据的准确性。

（二）飞行参数与测绘结果的关系

1.飞行高度和地面分辨率的权衡

飞行高度是指无人机相对于地面的垂直距离，而地面分辨率是指在图像或数据中能够识别和表示的最小地面细节。在无人机测绘任务中，飞行高度和地面分辨率之间存在权衡关系，如较高的飞行高度可以覆盖更大的地面范围，但会导致地面分辨率下降，即无法捕捉到细微的地面特征。另外，部分测绘任务目的特殊，对高分辨率数据可能不是必需的，而是需要获取大范围的数据收集。在这种情况下，高度控制与清晰度平衡就很难把握。

2.飞行速度对地面覆盖率和数据采集时间的影响

飞行速度是指无人机在空中的速度，它对地面覆盖率和数据采集时间产生影响，如较高的飞行速度可以更快地覆盖地面区域，提高测绘任务的效率和生产率。然而，过高的飞行速度可能导致图像模糊，影响地面特征的识别和提取。另外，飞行速度还会影响数据采集的时间要求。较高的飞行速度可以在更短的时间内完成数据采集，但可能降低数据的质量和准确性。此外，快速采集的大量数据需要相应的数据处理和存储能力。高速采集的数据可能需要更高的处理和存储能力，增加了后续数据处理的复杂性和成本。

（三）复杂环境下的飞行限制

1.天气条件对无人机操作的限制

强风和气流可能对无人机的稳定性和操控性造成影响，增加飞行的风险，尤其在低空飞行时。高风速和剧烈气流可能导致无人机的姿态不稳定，从而影响传感器数据的准确性。另外，降雨、降雪以及低云层会降低无人机的可视性，增加飞行的难度和风险。降雨和降雪可能导致传感器镜头模糊或被水滴遮挡，从而影响数据采集的质量。此外，极端温度和湿度条件可能对无人机的电池寿命、电子设备和传感器性能产生负面影响。如高温条件下，无人机的电池寿命可能显著降低，而极低温度可能导致设备故障。

2.空域和地域的法律法规限制

无人机的飞行受到国家和地区的法律法规限制，如不同地区有不同的无人机飞行限制区域和空域分类，包括禁飞区、限制区和控制区等。这些限制可能受到军事设施、机场、重要基础设施等的保护，以及航空交通管制的需要。同时，无人机操作需要符合国家或地区的飞行许可和规范要求，可能涉及注册、许可证要求、飞行计划和报备程序等。一些特定地区和场景可能有额外的限制，如城市区域、人口密集区、自然保护区等。

五、无人机技术在测绘工程中的科学实施分析

（一）调整原有资料获取、传输逻辑

1.区域影像资料

相关单位应用无人机测绘技术在相关区域测绘测量，需要依据目标测量具体情况进行调查分析，在这个过程中，技术人员需要确保无人机飞行路线和试飞设备的平台契合性。无人机测绘技术相较于其他遥感影像技术特征较为明显，无人机测绘技术应用过程中，无人机飞行的幅度很小，偏角较大，因此技术能够实现测量目标多角度拍摄，依靠技术获得的三维影像数据也更为准确。技术人员要确保测量效果，需要数码相机拍摄的高清度。

相关单位在测绘工程中应用无人机测绘技术的时候，需要做好准备工作，包括试飞试验和确定飞行路线。无人机测绘技术实际应用过程中，可能会影响周围空中区域，技术人员要防止因为无人机测绘技术应用导致的安全事故，需要做好飞行预测与飞行轨迹控制工作，确保无人机能够根据飞行路线开展飞行工作，无人机只有完全按照提前确定的飞行路线飞行，技术应用的安全性和可靠性才能够得到保障。

无人机测绘技术在空中测绘中作用最为突出，可以自动处理测绘影像，相较于其他测绘技术，识别度和画面处理性能都更加优越，对像控点的具体精度基本能够把控，在进行一些比较隐蔽的区域拍摄时，效果会更好，测量精度和测绘完整性更高。

2.数据传输

测绘工程中相关单位应用无人机测绘技术需要注意测绘方式和测量结果之间的联系。在测绘工程测量过程中，技术人员需要做好无人机操控工作，保证飞行质量和勘测信息的精度，将技术获取结果与地图数据进行校对，结合工程传输数据进行分析得出最终结果。技术人员在开展无人机布点过程中需要重视像控点中心的应用，像控点中心需要选择白色漆或者是红色漆，具体颜色依照工程实际项目选择，颜色选择的关键在于能够帮助技术人员准确识别。像控点布置样式主要有“L形”和“+”形两种，图形长度在80cm至 120cm， 宽度为15cm至20cm，“L”形的直角拐弯处多为坐标采集处。实际测绘工程中，误差是不可避免的，因此技术人员需要从各个方面对测试结果进行优化，最大限度降低误差率，确保无人机测绘技术能够在测绘工程中真正发挥应有作用。

（二）数据采集

在无人机测绘技术出现以前，我国相关单位进行工程测绘应用的方法存在不少问题，其中最突出的问题是数据杂乱。数据杂乱意味着采集的测绘数据准确性无法满足工程相关要求，会对后续工程开展造成一定影响。应用无人机测绘技术进行区域地理信息采集基本可以解决数据杂乱的问题。因为无人机测绘技术能够实时测绘区域影像资料和实际飞行情况等数据，技术人员还能够利用自动及手动加密结合的方式，提高地理信息安全性。此外，相关单位在建筑工程测量中应用无人机测绘技术进行信息采集，能够大大节省数据筛选的时间，通过对无效信息和无用信息进行智能处理，在一定程度上对采集地理信息的精确性进行保障。设备在结束信息采集之后，无人机测绘技术可以定向操作测量，最大限度保障地理信息数据精度。

无人机测绘技术的主要作用是测绘数据，这也是工程测绘的关键，测绘的数据一旦出现问题，例如存在数据错误或者是数据重复问题，测绘工作的后续处理和优化都会受到影响，问题数据是无法在相关工作中发挥作用的。測绘数据采集后对数据的科学性判断相当重要，只有剔除有偏差的和无用的数据，数据的科学性才能够得到保障。应用无人机测绘技术还可以进行多次数据采集，能够有效保证数据精度。

（三）完善测绘方法

目前测绘工程中应用的无人机遥感测绘技术是实时动态测绘法，这种测绘方法的基础为无线传输技术，能够对测绘现场进行实时监测，同时将数据自动传输给系统，方便技术人员进行核对。实时动态测绘法在测绘工程中发挥的作用相当重要，因为在实际测绘过程中，测绘结果会被各类因素影响，影响最严重的是自然环境，一旦发生自然灾害，测绘区域各类情况就会发生变化，原先测绘的数据就不能再使用，遇到这种情况，技术人员要在设备上安装GPS接收器，利用卫星系统对测绘区域进行监测，实时获取区域变化情况，更新数据。

此外，相关单位在测绘工程中还可以应用无人机遥感测绘技术实施布网，布网能够帮助技术人员清晰区域环境面貌。各个网点可以进行交会，组合成网状测绘结果，这意味着数据监测和测绘的准确性都能够达到相当高的水平。

（四）降低飞行限制对测绘的干扰

无人机在测绘工程中的飞行受到空域和地域的法律法规限制，可能涉及禁飞区、隐私保护、民用航空规定等。因此在飞行前，应了解并遵守所在地区的空域规定，获取相关许可或飞行执照，以确保在规定的空域内进行飞行。利用无人机航空地图和航空管理系统来规划飞行路径，避开禁飞区和限制区域。对于目标地域法规限制和隐私保护政策，则需要事先了解目标地区的法律要求和隐私保护政策，获取必要的许可和授权，遵守数据采集和处理的规定。采取措施保护个人隐私，如模糊敏感信息、避免无意义的数据收集等。

六、结语

在国家对测绘准确性提出更高要求的背景下，相关单位需要提高对测绘工程的重视程度，在测绘过程中充分发挥无人机技术的作用，不断精进无人机测绘技术，为我国测绘事业奠定良好的技术基础，促使我国无人机测绘水平能够更上一层台阶。

参考文献

[1]吴磊.无人机倾斜摄影测量技术在农村不动产测绘中的应用分析[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2022（07）：229-231.

[2]郭炉杰.无人机技术在测绘工程中的应用和实践[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2022（01）：143-146.

[3]王勇，时林，刘恒.关于无人机技术在测绘工程中的应用与实践[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2021（09）：122-124.

[4]公建国，赵翔.无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用阐述[J].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术，2022（12）：1-4.

[5]邢正全.无人机遥感技术在测绘工程测量中的实践探讨[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2019（09）：225-226.

[6]张毅.无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用研究[J].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术，2022（07）：180-183.

责任编辑：张津平、尚丹