无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用

引言

在当今数字化、智能化快速发展的时代，测绘工程测量作为城市建设、资源勘探、地理信息采集等众多领域的重要基础工作，其技术水平直接影响着各行业的发展质量与效率。传统测绘技术，如全站仪测量、人工实地勘测等，虽在过去的测绘工作中发挥了重要作用，但在面对复杂地形、大面积测区以及对数据时效性要求较高的项目时，暴露出效率低、成本高、作业危险性大等诸多局限性。

一、无人机遥感技术概述

1.1 固定翼无人机

固定翼无人机具有独特的飞行原理，其机翼形状和设计使其在飞行时通过与空气的相对运动产生升力，从而实现长时间、长距离的飞行。这种飞行原理赋予了固定翼无人机一系列显著优势。在续航能力方面，它表现出色，能够携带较多的燃油或大容量电池，一次充电或加油后可飞行较长时间，飞行距离可达数十甚至上百公里，适用于大面积区域的测绘任务。其飞行速度相对较快，通常能达到每小时几十公里甚至更高，这使得在短时间内能够覆盖较大范围的测区，大大提高了测绘作业效率。

1.2 旋翼无人机

旋翼无人机主要依靠多个旋翼的旋转产生升力和推力来实现飞行，常见的有四旋翼、六旋翼和八旋翼等类型。与固定翼无人机相比，旋翼无人机在悬停和低空飞行方面具有无可比拟的优势。它能够在空中实现精准悬停，保持相对静止的位置，这对于需要对特定目标进行长时间、近距离观测和数据采集的测绘任务非常有利。在低空飞行时，旋翼无人机可以贴近地面或建筑物等目标，获取更详细、更清晰的影像和数据。

二、遥感传感器技术

2.1 光学传感器

光学传感器在无人机遥感中占据重要地位，其工作原理基于对不同波长可见光的捕捉和记录。常见的光学传感器包括普通光学相机和多光谱相机。普通光学相机主要用于获取高分辨率的可见光影像，其拍摄的影像能够清晰呈现地物的形状、颜色和纹理等特征。在城市测绘中，普通光学相机拍摄的影像可用于识别建筑物的轮廓、道路的走向以及植被的分布等。多光谱相机则能够同时获取多个不同波段的光谱信息，通常包括可见光波段以及部分近红外波段。不同地物在各个波段的反射率存在差异，通过分析多光谱影像中不同波段的信息，可以更准确地识别和分类地物。

2.2 激光雷达传感器

激光雷达传感器是一种通过发射激光束并测量激光束反射回波的时间和强度来获取目标物体距离信息的设备。在无人机遥感中，激光雷达传感器能够快速、精确地获取地面物体的三维空间信息。其工作过程为无人机搭载激光雷达传感器飞行，传感器向地面发射激光脉冲，激光脉冲遇到地面物体后反射回来，传感器接收反射光并记录反射光的时间延迟。根据激光的传播速度和反射光的时间延迟，可以计算出传感器与地面物体之间的距离。

2.3 热红外传感器

热红外传感器主要用于探测物体发出的热辐射能量，其工作原理基于物体的热辐射特性。任何物体只要温度高于绝对零度，都会向外辐射红外线，且温度不同，辐射的红外线强度和波长也不同。热红外传感器通过接收物体辐射的红外线，并将其转化为电信号或数字信号，进而生成热红外影像。在热红外影像中，不同温度的物体呈现出不同的灰度或颜色，通过分析热红外影像，可以获取物体的温度分布信息。在能源监测领域热红外传感器可用于检测建筑物的能源消耗情况。

2.4 数据采集流程

无人机遥感数据采集过程是系统和严谨的，它需要在航摄任务准备阶段进行规划和准备。在航摄任务规划阶段，首先测绘队员要依据测绘要求和目标明确测绘任务的测区范围、边界、地形地貌，根据测区地形地貌状况、天气状况、测绘精度等条件选择适合无人机类型以及遥感传感器。如果在大规模的平原地区进行测绘，选择续航性能较好、飞行速度快的固定翼无人机搭配高分辨率光学相机进行采集是比较合适的；在山区地区以及比较复杂的街区要测绘无人机搭着激光雷达传感器进行测绘较为合适。在完成了航摄飞行器的选择以后，需要对无人机航摄飞行航线进行规划。

三、无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用

3.1.数字高程模型（DEM）生成

使用无人机遥感获取 DEM 是一项有实际意义的工作，尤其对于地形测量来说，它主要有以下几个部分构成。首先通过无人机载激光扫描雷达或摄影相机对地形进行数据采集，其中激光扫描雷达主要是依靠发射激光并接收反射回波，这样就可以根据无人机速度及反射激光时间计算出地面点的三维坐标数据，而摄影相机则会获取成千上万张具有一定的重叠量的地面照片。无人机在获取这些数据时必须严格按照规定的飞行高度和飞行速度以及飞行姿态展开，这样才能够提高无人机的数据获取质量。而数据采集成功之后就需向地面传送，然后进行相应的数据处理。

3.2 地形变化监测

无人机遥感技术在地形变化监测中具有重要的应用作用，能够对地形变化情况实现实时的动态监测工作。在矿山开采区，随着开采工作进行，其地形会发生较大变化。通过对矿山区域进行无人机遥感监测，能够定期获取不同时期的地形变化信息数据。对两个数据信息进行对比分析，能够准确的把握矿山开采过程中地形的变化规律，包括开采区域的地面沉陷、塌陷情况，以及废渣堆放引起的地面抬升等情况。无人机遥感监测技术能够定期对其进行监测，进而及时发现因水流的冲刷、水位升降变化等因素影响的地形变化情况，及时采取防护对策，保证水利工程安全有效的运行。

3.3 建筑测绘

利用无人机遥感技术可以有效地对建筑物开展 3D 建模。数据采集时，无人机搭载倾斜摄影相机或者激光雷达传感器环绕建筑物开展多角度全方位的信息采集工作。倾斜摄影相机从不同的方向对建筑物进行拍照，能够获取建筑物不同立面纹理信息；激光雷达传感器可以测量建筑物表面三维坐标信息。通过无人机采集到大量的影像数据及点云数据信息，然后将这些数据运回地面，完成数据处理以及建模工作。

结语

无人机遥感技术凭借高效精准、灵活经济等优势，在测绘工程测量的多场景中成效显著，极大推动了行业技术革新。然而其在复杂环境适应性、数据安全及智能化处理等方面仍存在提升空间。随着技术的持续突破，无人机遥感技术有望与人工智能、大数据深度融合，进一步拓展应用边界，为测绘工程测量迈向更高精度、智能化发展阶段注入强劲动力。

参考文献

[1]吴美琼,梁旭敏,曾慧芳.无人机遥感技术在工程测量中的应用[J].广西水利水电,2024,(06):30-33.

[2] 黄炳陪, 何坚.无人机遥感技术在林业测绘工程中的应用[J].农村科学实验,2024,(16):130-132.