工程测绘中无人机遥感技术应用研究

刘新秀

张家口中正建设工程检测技术有限公司

摘要：随着我国基建工程、城市建设、矿山开发等行业高速发展,现代工程测绘逐渐向高精度、高效率、全场景、智能化方向转型。传统工程测绘存在不足，数据采集效率较低，复杂测区适应性不强，处理精度也不足。无人机遥感技术以无人驾驶飞行平台为载体，集成高分辨率传感器、导航定位与数据处理手段，对地表目标进行快速精细的信息获取。本文主要对工程测绘中无人机遥感技术应用进行研究，可有效重构传统测绘模式，推动工程测量向智能化、数字化转型。

关键词：工程测绘；无人机；遥感技术

引言

无人机遥感技术是以无人机为空中操作平台，集成多种遥感传感器，通过自动化飞行控制与数据采集，快速获取地表高分辨率空间信息，并经过专用数据处理软件生成数字化成果的一种新型对地观测技术，其凭借高效、灵活与高精度的特点，为工程测绘提供了全新的技术路径。

1无人机遥感技术的基本原理

无人机遥感依靠机载传感器和高精度定位系统的协同作业，完成地理信息的采集工作，用到的核心传感器分为两类，分别是光学相机（包含可见光、多光谱/高光谱类型）和激光雷达（LIDAR）。光学成像的原理是利用透视投影规则，对重叠影像开展立体匹配，最终还原出三维信息，LIDAR的工作逻辑是借助激光脉冲完成测距，直接生成高密度的点云数据。开展数据采集工作时，要重点做好航线规划、控制影像重叠率，还要依托GNSS/IMU完成姿态测定，这样才能保证最终数据的几何精度。后续的处理流程包含多个步骤，首先是完成几何校正与正射化，其次开展点云配准与滤波，最后进行分类与三维重建，最终可以得到数字表面模型（DSM）/数字高程模型（DEM）、正射影像及矢量要素三类产物。结合光谱特征与形态信息开展解译工作，能完成要素提取与变化检测，这类成果可以直接应用在地形测量、工程监测与三维建模等测绘场景中。

2精度影响因素

工程测绘中无人机遥感技术应用的精度受较多因素影响，飞行参数和传感器性能是基础保障。飞行高度直接影响地面分辨率（GSD），飞行高度每增加一倍，地面分辨率大约也会扩大一倍，这样地物的细节就会变得模糊，甚至可能丢失。在传感器方面，相机焦距和像元尺寸会影响成像的几何精度。GNSS信号若被高楼、树冠挡住，POS数据就会出现分米级的漂移，这时候可以用多路径抑制技术或者地面基站增强来修正。像控点布设和数据处理算法是提升精度的关键。像控点就像连接影像和地面的桥梁，每平方公里要布设8~15个，复杂区域得加密到20个以上，而且要均匀分布在测区的边缘和中心。优先选道路交叉口、建筑角点这些永久性地物，别选植被或者临时堆土的地方。数据处理算法中，影像匹配算法的稳定性决定能提取多少特征点。像SIFT、ORB这些算法，在弱纹理区，例如水泥地面，就得结合人工刺点。点云滤波能把植被和地面点分开，去噪后数字高程模型（DEM）的精度能提升。

3工程测绘中无人机遥感技术应用

3.1地形地貌基础测绘

地形地貌基础测绘是各类工程建设前期的核心基础工作,也是无人机遥感测绘技术最基础、最广泛的应用场景,主要为道路、水利、基建等工程项目提供精准的全域地形数据支撑。传统人工测绘、全站仪测量方式受地形限制极大,在山地、丘陵、河滩等复杂区域作业难度高、周期长,且存在人工测量误差大、作业安全风险高等问题。而无人机遥感测绘可搭载高清摄像设备与激光雷达传感器,依托灵活机动、低空作业的优势,快速覆盖大面积测绘区域,不受地形地貌与场地环境制约,高效采集地表高程、坡度、地貌形态等基础地理信息。通过倾斜摄影测量与数据建模技术,可自动生成高精度数字高程模型、数字正射影像图与三维实景模型,完整还原测区真实地形地貌特征。同时,该技术可穿透浅层植被遮挡,获取真实地表数据,弥补传统测绘数据盲区,大幅提升测绘精度。

3.2工程施工动态监测与竣工测绘

在现代化工程全周期建设中,无人机遥感测绘技术可实现施工全过程动态监测与竣工精准测绘,贯穿工程施工、验收全流程,解决传统施工监测碎片化、数据滞后、覆盖面不足的痛点。工程施工阶段,依托无人机常态化航拍巡检,可定期采集施工现场影像与空间数据,对比不同时段测绘数据,实时监测施工进度、场地布局、基坑开挖、路基填筑、边坡施工等关键工序的实施情况,精准把控施工范围与施工尺度,及时发现违规施工、进度滞后、地形偏移等问题。针对高边坡、深基坑等高危施工区域,无人机可替代人工进场测绘,规避高空、高危作业安全风险,实现施工隐患提前预警。在竣工测绘环节,无人机可快速完成全域施工现场的数据采集,结合智能解译技术,精准核算工程实际工程量、施工面积、土方工程量等核心数据,生成标准化竣工测绘成果与三维竣工模型。

3.3矿山开采监测与测绘

矿山开采监测与测绘是现代矿业工程的关键环节,与资源合理开采、安全生产以及环境保护密切相关。传统矿山开采测绘多依靠地面测量与人工巡查相结合的方式,虽能完成部分监测工作,但是在高危险性的矿山采矿环境下,通常会出现测量精度不够、作业效率不高、人员安全风险大等问题。无人机遥感测绘为矿山开采监测提供了更高效、更安全、更准确的解决方案。无人机可搭载多光谱传感器、激光雷达设备,定期对露天矿区、开采边坡、尾矿库、排土场等区域开展全方位航测,快速采集矿区地形地貌、边坡位移、堆积体量等核心数据。通过数据建模与比对分析,可精准测算矿山开采土石方量、资源开采储量,动态统计矿山开采进度,为矿产资源核算、开采规划调整提供精准数据支撑。

3.4城市规划辅助设计与评估

城市规划辅助设计和评价在现代城市发展中处于核心地位,涵盖城市空间布局、功能分区、交通系统等多个方面,无人机遥感测绘技术可为城市规划的方案设计、效果评估提供全方位数字化支撑。传统城市规划数据多依赖静态老旧测绘资料,存在数据更新滞后、细节缺失、全域性不足等问题,难以适配现代城市精细化规划需求。无人机可快速完成城市片区、新建城区、改造区域的全域航测,采集高精度城市地表影像、建筑分布、交通路网、绿地水系等基础地理数据,构建城市三维实景模型,真实还原城市现状空间格局。在规划设计阶段,技术人员可依托模型数据开展城市功能分区、路网规划、建筑布局、景观设计等工作,精准分析规划方案与城市现状的适配性,规避空间冲突、采光遮挡等设计问题。在规划评估环节,通过对比规划方案与实测数据,可科学评估土地利用合理性、基础设施配套完整性、生态空间协调性,精准识别城市建设短板与规划漏洞。同时,可动态监测城市违建搭建、生态破坏等问题,为城市规划调整、旧城改造、新区建设、智慧城市运维提供实时、精准的测绘数据,助力城市规划更加科学、精细化,推动城市高质量可持续发展。

结束语

综上所述，无人机遥感测绘技术在工程测绘中展现出显著优势。未来，技术融合、智能化升级与标准化建设将推动工程测绘向更高效精准方向发展，为工程质量与合规性保驾护航。

参考文献

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