无人机航拍技术是指利用无人驾驶的飞行器作为空中平台,搭载各种传感器,通过无线遥控或者预设飞行航线的方式,在不同的高度和角度对目标区域进行拍摄,获取影像数据的技术。测绘工程测量是指通过测量仪器和工具,采用一定的测量方法和技术,对地球表面的各种自然与人造物体的几何形状、大小、空间位置及其属性等进行测定和采集。无人机航拍技术能够捕捉到传统方法难以获取的细节信息,应对各种复杂地形和恶劣气候条件下的测量任务,为测绘工程测量领域的拓展和创新提供了有力支撑,迅速构建出地形地貌的三维模型,为工程规划、设计、施工提供准确的空间参考,提高测绘效率,缩短测量周期,降低作业成本。
一、地形地貌测量中的飞行作业
(一)精细化的飞行航线规划
对于大面积、地形复杂的区域,应采用分层飞行航线规划,先在较高的高度进行大范围的概略飞行,快速获取整个区域的宏观地形特征,了解其走向、主要分布方式,为后续的精细测量提供整体框架。然后在可能存在地质灾害隐患的山坡、有特殊地形的山谷等重点关注区域,降低飞行高度进行更密集的航线飞行[1]。飞行航线的间距要根据地形地貌的变化程度和测量精度要求来确定,在地形变化剧烈的地方,航线间距要更小,确保能够捕捉到地形的细节变化。在规划航线时,要充分考虑太阳角度等环境因素,避免在强光直射造成大面积阴影的时段飞行,减少对影像数据质量的影响。
(二)多传感器协同的飞行作业模式
地形地貌测量中单一传感器难以满足全面测量的需求,而无人机可搭载多种传感器进行协同作业。光学相机用于获取高分辨率的地形表面影像,清晰呈现地形的纹理、植被覆盖等情况;激光雷达是获取高精度三维地形数据的关键,能够穿透植被,准确测量地面的高程信息,对于森林覆盖区域的地形测量尤为重要[2]。在飞行作业过程中,通过数据融合技术将光学相机和激光雷达的数据实时或事后进行整合。利用光学影像的纹理信息对激光雷达点云数据进行分类,区分出不同的地物类型;利用激光雷达的高程数据对光学影像进行正射校正,提高影像的地理参考精度。在飞行过程中要根据不同传感器的特点调整飞行参数,激光雷达测量时要保证合适的飞行速度和高度以获取准确的点云密度,光学相机拍摄时要根据光线条件和拍摄范围调整光圈、快门等参数,更全面、准确的获取地形地貌三维空间信息和属性信息。
二、城市规划测量的高空数据采集
(一)基于多分辨率影像的全面数据采集
采用较高飞行高度和较大视场角的相机设置进行大面积数据采集,快速获取城市的整体轮廓、不同功能区的分布格局,包括商业区、住宅区、工业区的大致范围和相互关系,为城市的功能布局规划提供基础依据;对于交通网络,能清晰展现主干道、次干道的走向和连接情况,分析交通流量的潜在走向和拥堵点可能出现的区域[3]。降低飞行高度并使用高分辨率相机,针对重点规划区域,如城市中心广场、新规划的开发区等进行精细拍摄,可以精确到建筑的外立面细节、街道设施的分布、绿化植被的种类和覆盖密度等,保证城市规划人员既能把握城市的整体结构,又能深入了解局部区域的现状和特征,为制定合理的城市规划方案提供全面而细致的数据支持。
(二)多时段、多光谱数据采集助力动态分析
通过多时段的数据采集,无人机可以在不同季节、不同时间段对城市进行高空拍摄。在工作日和休息日的不同时段采集交通枢纽周边数据,对比分析人流和车流的变化规律,为公共交通设施的规划和调整提供依据;在不同季节采集绿化区域的数据,了解植被的生长周期和季节性变化对城市生态环境的影响,为城市绿化规划和生态建设提供参考[4] 。利用多光谱相机采集多光谱数据,可以分析城市不同区域的土地利用类型和地表温度等信息,通过红外光谱数据识别城市热岛效应的分布范围和强度,为城市的能源规划和通风廊道设计提供依据,准确地把握城市的动态发展趋势和内在规律,使城市规划更加科学合理。
三、建筑工程测量的细节拍摄测绘
(一)高精度三维重建拍摄模式
在拍摄过程中,采用多角度、高重叠度的拍摄方式,围绕建筑从不同方向、不同高度进行拍摄,确保每个建筑表面都能被从多个视角捕捉到影像。高重叠度的拍摄可以保证在后续的三维重建过程中有足够多的同名点,提高重建的精度,对于复杂造型的现代建筑,其曲面部分和不规则的外立面装饰,多角度拍摄能全面覆盖这些细节[5]。结合倾斜摄影技术,无人机可以获取建筑顶部和侧面的纹理信息,使三维模型更加真实,拍摄时要根据建筑的规模和复杂程度调整飞行高度和相机参数。对于大型建筑,需要适当提高飞行高度以保证整体覆盖,对于雕花栏杆、特殊造型的屋顶装饰等建筑细节部分,需要降低高度并调整相机焦距进行特写拍摄。利用激光雷达与相机的协同作业,激光雷达可以获取建筑表面的精确距离信息,与相机拍摄的纹理影像相结合,提高三维模型的精度。
(二)微观缺陷检测拍摄技术
无人机可以搭载高分辨率的光学相机和特殊的检测传感器进行微观缺陷检测拍摄,在拍摄时,针对建筑墙角、梁柱连接处等关键结构部位和易出现问题的区域,采用近距离、高分辨率的拍摄。相机要具备高像素和良好的微距拍摄能力,能够清晰地呈现出建筑材料的表面纹理、微小裂缝等情况。对于隐藏在建筑内部或难以直接观察的部位,可以利用红外热成像相机进行拍摄,当建筑内部存在渗漏问题时,在一定条件下,渗漏区域的温度与周围正常区域会有差异,红外热成像相机可以捕捉到这种温度变化,发现潜在的渗漏隐患[6]。利用无人机的机动性,在建筑周围灵活飞行,对不同楼层、不同朝向的建筑表面进行全面检查,形成详细的检测影像资料,为建筑维护和修复提供准确依据,保障建筑工程质量和安全。
结束语:
通过上述分析得出以下结论:无人机航拍技术能够基于多分辨率影像进行全面数据采集,通过多时段、多光谱数据采集,助力城市规划的动态分析,无论是大面积、复杂地形的宏观特征捕捉,还是细节变化的精准捕捉,都能够提供准确、可靠的数据支持,通过高精度三维重建拍摄模式和微观缺陷检测拍摄技术,实现对建筑细节的全面捕捉和精准测量。
参考文献:
[1]李东凡,邓慈.无人机遥感技术在林业测绘工程中的应用分析——以建设项目使用林地航拍监测为例[J].现代工程科技,2023,2(12):1-4.
[2]张伟,朱昀.内置RTK无人机航拍应用于土地整治测绘与辅助规划设计的探讨[J].模具制造,2023,23(9):160-162.
[3]卢忠连.无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].户外装备,2023(2):448-450.
[4]王永斌.无人机航空摄影测量技术在工程测量和地质测绘中的应用[J].科海故事博览,2023(13):28-30.
[5]王振宇.以无人机航测及水下地形测绘技术为主的水利工程DEM构建研究[J].科技与创新,2023(22):113-115.
[6]王婉情.无人机航测在大比例尺地形图测绘中的应用探究[J].新疆有色金属,2024,47(6):74-75.