航空遥感技术范例

摘要：无人机作为一种能够获取立体影像的新型测绘方式，由于自身具有高分辨率、成本低、速度快、受限小等优势，可以被广泛的应用于各种大比例尺的航测图。近年来得到了广泛的认可及应用。本文详细的描写了利用无人机影像处理技术在测绘工程项目的工作实例，对无人机的工作以及拍摄的数据作出了详细的分析与比较。最后，本文对于无人机影像处理技术在大比例尺基础测绘工程的具体应用做出了相应的总结。

关键词：无人机影像处理技术；基础测绘工程无人机

在传统的大比例尺成图的领域当中，成图的面积往往是要小于100平方千米的，一般为30-50平方千米之间，采用航空遥感处理技术来快速的获取测区影像。其中航空遥感技术包括有传统的航空遥感和现代无人机航空摄影技术。相对传统的航空遥感而言，在航飞之前需要作出详细航飞计划，空域申请等相关的一系列繁琐的程序，不论对飞机还是摄影设备都有着非常高的硬件要求。相对的无人机影像处理技术的空域申请和相应的手续申请比较简单，且自身具有更高效、更灵活、作业成本更低、更加精准、使用范围更加广泛等优势。因此，作为传统航空摄影测量手段的补充，无人机影像处理技术的诞生恰好补充了此空白，对测量手段有着强大的补充作用。无人机影像处理技术已经成为测绘发展的一种必要趋势，广泛应用于国家重大工程的建设，资源的开发，某地区的测绘业务，更甚是灾难应急与处理等方面，无人机影像技术的发展有着非常良好的前景。

1数据测量与生产

无人机影像处理技术在测量地貌类型为丘陵、平地等典型地形，无人机的航飞面积大约在47平方千米。今年广东孛特勘测设计有限公司采用的无人飞机装配着CanonEOS5DMarkⅡ型号的数码相机，展开了航拍工作。一共有三个航飞区域，共设有40多条航线，共拍摄出约有2637张航片。航片的航向重叠度是70%，旁向的重叠度是36%，相片的角度倾斜度都小于5%，相片的旋转角度小于15%，航线的弯曲程度为3%。相机的测区焦距为50.575mm；相符大小是36mm*24mm。从拍摄的数据来看，绝对最大航高为1023.54m，照片拍摄的分辨率为0.10m。从实测数据来看，不论是飞行的高度，还是航向重叠度，或者角度偏转度，分辨率等均满足目前规范的要求。专业空中三角测量，作为航空拍摄非常专业，十分重要的部分，主要是为了给影像纠正，提供航测立体测量图，对数字进行高程采集等，是得到定向结果非常重要的步骤之一。空中三角的测量过程当中最为主要的定向大地的坐标以及对外方位的元素定位。此次工作主要的是采用GEOWAY_CIPS空中三加密软件来对全程空中三角测量自动化检测。因为此软件的诞生大大的减少了初期的准备工作以及日后的分析工作，只需要在航飞前准备好POS数据、原始影像、控制点文件、相应型号的相机参数，通过此软件就可以自动化的完成空中三角的解算，再加上人工半影像中对测量的结果进行输出。不仅能够实现全自动的高精度转点，效率上也有大大的提高，每小时能达到70张~80张航片，每张航片的连接点能达到100~200多个。运用此方法的效率是人工的1倍之多。

2精度检查

在实地测量区域内，需要进行实地打点测量对比，无人机上使用的是GEOWAY_CIPS三加密空中相关软件，能够对测量的数据采集，加密精度，平差控制网的进行等做出详细的测评，无人机影像处理技术有着非常良好的表现，平面定向检查中对于/X的误差基本保持在0.500左右；平面定向检查中对于/Y的误差基本维持在0.500左右，对于/S的误差基本维持在0.600左右；在高程定向检查中误差/Z维持在0.200左右。具体数据请看表1。对于DLG精度的检查，需要经过详细地实地核查，用立体测量技术，测量出的平面图精度基本能够保持在±0.95m左右，此数据的精度范围完全满足项目设计书的条件与要求；因为会受到小框幅相机摄影基线以及软件模型内部中的一些算法的影响，因此会对于像控点的高度上下误差差别较大，高度平均的误差约为0.48m，虽然较大但还是满足项目设计书上±1.2m的要求的。通过以上数据说明无人机影像处理技术有着非常良好的精度，各个项目误差都要远远的小于项目设计书上的规定要求。

一、水利水电工程中的勘探技术中应用的遥感技术的相关优势点

遥感技术以遥感平台为标准分为三种形式：①航天遥感②航空遥感③地面遥感。这三种遥感技术主要有四种优势点：第一，勘探的范围较大。第二，获取信息的速度较快。第三，勘探技术的信息综合性较强。第四，受干扰影响小。下面进行详细的介绍。

（1）遥感技术的优势之一：勘探的范围较大。目前的科技技术，要勘探我国的总面积也只是需要500张卫星勘探图，这是由于现有的卫星勘探遥感技术的拍摄范围为3400km2。与之对比的是如果采取航空拍摄的勘探技术，要拍摄整个中国则需要100万张之多。遥感技术在勘探技术中的应用给大面积分析勘探提供了可能。

（2）遥感技术的优势之二：获取信息的速度较快。采用气象卫星的遥感技术，一天之内可以传回两次地球地面的情况图像，但是如果我们采用陆地卫星来进行勘探，传回地球地面的情况图像则需要17天，这样就有了重大的比较发现，卫星遥感技术可以对突发事件进行及时的反应，以最快的速度来收集相关的资料，给出处理事件的判断依据。

（3）遥感技术的优势之三：勘探技术的信息综合性较强。勘探技术中的遥感技术可以收集和进行多维度，多时段和多波段地球观察，通过观察可以形成一种较为综合性的信息网。

（4）遥感技术的优势之四：受干扰影响小。由于是卫星遥感勘探技术，这样的技术对于外界的人为干扰是有很好的抗干扰性的。直接受控于卫星的直接控制，将遥感勘探的图像直接整理传回指定的区域。

二、在水利水电工程中重大勘探问题

1自然灾害监测评估对空间数据的需求

1.1自然灾害监测评估技术框架

大多数情况下，自然灾害不以单一灾种出现，往往会以灾害链的形式存在，一种自然灾害会引发一系列的次生灾害现象，形成灾害链。常见的灾害链有4种，即台风-暴雨灾害链、寒潮灾害链、干旱灾害链和地震灾害链（史培军，2002），因此，对致灾因子的监测需要结合灾害链形成演化的特点，对致灾因子的强度、频率、持续时间、区域范围、起始速度、空间扩展、重现期等指标进行监测。承灾体包括自然资源和社会资源，监测的目的是对人类、财产、资源等脆弱性进行评估评价。灾情监测指标包括生命线、生产线、城乡住房、基础设施和生态环境等损失破环情况，为人员受灾情况和灾害直接经济损失、灾害社会影响评估提供空间信息支撑。在以上基础上，利用数据处理、信息挖掘、灾害模拟与仿真、灾害应急监测、空间数据管理和智能决策等技术，通过集成转化空间数据应用处理和服务的先进成果，围绕防灾、抗灾、救灾不同阶段的需求，开展自然灾害风险评估、自然灾害灾情评估、恢复重建规划与评估，开展灾害信息服务和决策支持。

1.2自然灾害监测评估与空间数据需求

传统的地面监测在时效性和覆盖面上局限性比较大，目前，卫星遥感、航空遥感技术已经进入一个能动态、快速、多平台、多时相、高分辨率地提供对地观测数据的新阶段。随着遥感技术在重大自然灾害领域的应用深度不断扩大和延伸，灾害管理对空间技术应用的需求也日益迫切。从灾害管理周期角度分析，在灾害预警与风险评估阶段，利用空间数据可以实现大范围的灾害普查，以及对孕灾环境、致灾因子、承灾体等灾害背景信息的提取与分析，开展灾害脆弱性评估评价，从而对灾害发生的风险等级、灾害高风险区进行划分与评估，为减灾措施的制定提供依据；在灾害应急响应阶段，利用空间数据可以实现对灾情信息的动态监测与评估，为开展必要的灾害应急救助、灾害监测、综合评估，以及次生灾害的风险预警提供重要的空间信息决策依据；在灾后恢复重建，以及减灾阶段，空间数据能够支持灾区恢复重建规划编制，并对恢复重建的进度、效益、质量进行动态的监测评估，为恢复重建，以及减灾设施建设的监督提供准确的决策依据。以2013年4月20日发生的四川省芦山“4.20”7.0级强烈地震为例，空间信息技术在减灾救灾中发挥了不可替代的作用。地震发生后，由于地震造成灾区交通和通讯中断，灾害管理部门迫切需要及时了解地震灾区的受灾情况，为灾害应急救助工作提供直接的决策依据。在地震灾害应急响应阶段，需要开展灾害应急救助、灾害信息监测、灾情综合评估、次生灾害风险预警等工作，包括卫星、有人飞机、无人机在内的航空遥感系统，及时地获取到了地震灾区的灾情信息，为各项减灾救灾工作的顺利开展，提供了客观、科学、准确的决策信息依据。图2所示为利用重大自然灾害无人机合作机制获取的高分辨率无人机影像制作的灾后雅安市芦县宝盛乡房屋倒损、滑坡崩塌、道路损毁的监测评估图。

2空间数据资源分析

2.1国外遥感卫星的发展

本文作者：雷生霖 单位：中国国家博物馆

内蒙古自治区独特的地理环境和考古人员的积极参与使得内蒙古自治区的航空遥感考古工作一直走在全国的前列。1997年，中国历史博物馆遥感与航空摄影考古中心与内蒙古文物考古研究所和赤峰市文博单位合作，在内蒙古东部区开展了航空摄影考古工作，对辽上京、辽中京、祖陵、祖州城、庆陵、庆州城、元应昌路、元上都、金边堡及城址、陵墓和大型军事防御设施等古代遗存进行了大规模的航空勘察，采集了一批珍贵的影像资料，并出版了《内蒙古东部航空摄影报告集》，该书成为我国航空摄影考古和内蒙古航空遥感考古成熟的一个标志。2004年，内蒙古自治区在内蒙古文物考古研究所成立了内蒙古遥感考古工作站，之后与中国国家博物馆航空遥感考古中心在内蒙古西部地区进行了较多的工作，对西部地区的居延遗址、包头和清水河等地的一些古城、烽燧和边堡等大型遗址进行了一次航空摄影，为内蒙古地区的航空遥感考古奠定了坚实的基础。然而，这几次大规模的航空遥感考古的重点是对已发现的古城址、古遗址或古陵墓进行的一次有目的航空摄影考古。主要是为了从不同的视角来观察和了解这些大遗址、大陵墓的全貌、规模及与周边环境的关系，只是弥补了一些从地面调查和测绘中无法了解的现象，并未发挥航空遥感考古的优势。为了将内蒙古自治区航空遥感考古工作推向深入，中国国家历史博物馆航空遥感考古中心与内蒙古文物考古研究所合作，开展了一次针对一个区域的全方位的航空遥感考古调查工作。我们选择了内蒙古自治区文物考古研究所“浑河下游地区区域性考古调查”这个项目，以这个项目的地面调查资料为基础，从航空考古的角度进行一次全方位、多角度可深入性研究的调查工作，希望将这一区域地面调查资料的研究价值扩大化。

一、工作背景和工作方法

1.工作背景

浑河下游区域性考古调查是2004-2005年内蒙古自治区文物考古研究所为了配合《河套地区先秦两汉时期人类文化、生业与环境》项目，选择内蒙古中南部呼和浩特市清水河县境内的浑河下游地区和准格尔旗境内共280平方公里的区域进行的一次大规模的区域性考古调查（图一；图版一一，3）。调查中发现遗址点共367处，时代从仰韶文化早期———两汉时期，部分还见有辽金、明清时期。通过文字、照片、测绘图和采集遗物等手段记录下了遗址点地理位置、周边环境、地表环境、遗址保存状况和遗迹遗物的一些情况，获得了一批详细而科学的调查资料。此次调查不仅为发掘提供了基础资料，更为研究本地区生态环境的变迁、生业的发展变迁、聚落形态的发展以及社会结构的发展等方面提供了基础资料。

2.工作方法

针对这次航空考古调查的特殊性，参与航空考古的双方工作人员与实施本次航空考古的中国国家测绘研究所的人员进行了沟通，将预期要达到的目标、工作中出现的问题和后期研究工作中的一些设想、目的和意义进行了沟通，遂于2010年制定了详细的计划。希望航空摄影考古能和地面踏查资料结合起来，打破地面踏查的局限，且将航空摄影考古的优势发挥出来。根据要求，我们首次采用了立体影像和成图软件的应用，采用了航空影像区域立体快速解译系统（TOPStereo），成功实现了对大范围多航带立体模型的整体连接，使“立体测图”测绘技术演变成为一种新型的客观真实地形展示技术，从而能够满足我们对真实三维地理数据的强烈需求。

摘要：

当前无人机已经发展成一门综合性现代化信息技术，通过使用无人机对水利工程进行航拍及三维建模，探讨无人机作为新兴的技术手段在水利工作中的应用。

关键词：

无人机；三维模型；水文监测

1无人机简介

无人机是在内置程序操控下自主完成预设飞行任务的不载人飞行器，雏形最早出现在第二次世界大战以前，最开始研发目的是用来做军事训练靶机。20世纪90年代后，信号处理和通信技术的提高促进了无人机的发展，自动驾驶仪的出现让无人机有了质的飞跃。到目前为止，无人机航拍已经发展成为一门综合性的技术，以无人机作为平台搭载遥感设备如高分辨率航空相机、微型单反、红外传感器、激光传感器、测磁仪等获取信息，用计算机对影像信息进行处理，并按照一定精度要求制作成二维或者三维效果图像，是集成了航空摄影、遥控遥测、视频影像传输和三维电子影像处理的新型应用技术。

2无人机优点

摘要：随着我国科学技术的快速发展，各种科技产品广泛应用于工程建造领域，而无人机遥感技术在测绘工程测量方面发挥着重要作用，它不仅能提高工程施工效率和安全性，及时发现不易探查区域的问题，而且为后期的工程建设提供精准的数据支持。虽无人机遥感技术目前还处于刚兴起阶段，但从应用方面，其属于1种较成熟的设备设施，无人机与卫星定位、通信功能相融合，在工程建设领域发挥着至关重要的作用。

关键词：工程测量；无人机遥感技术；测绘；低空采集；三维影像；测量精度

1无人机遥感技术的概述和组成

1.1无人机遥感技术的概念

无人机遥感技术是充分利用无人机技术、遥感技术和相应的通信技术获取空间遥感信息的新技术。其以在测绘工程测量方面的优势，广泛应用于地理信息获取、环境监测、地质地貌调查研究等领域。随着无人机遥感技术的广泛应用，越来越多的技术人员开始关注其技术的分析和研究。遥感技术所涉及的范围主要有遥感器、输入设备、输出设备和遥感信息处理平台，具体细分为微波遥感、光遥感及红外线遥感。遥感技术与无人机的融合在整个工程施工方面至关重要，其最基本的特点是检测范围极广、速度快、检测效率高及信息处理快速。

1.2无人机遥感技术的类型

无人机遥感技术的外在形式多种多样，最主要和最常用的有4种类型：固定翼无人机、无人直升机、多旋无人机、无人飞艇。固定翼无人机，其机翼不可改变，但小巧易于拆卸，使用时噪声较小、隐蔽性强，其动能为电能；无人直升机如同直升飞机一般升降，其有多个螺旋桨，能在空中稳定悬停，在合理的高度下能更直观地对工程进行勘测，不仅有助于工程施工，还能得到更精确的数据；无人机飞艇则是利用空气中上升的飘浮力，实现如在地面上一般控制飞行状态，其所运用的项目范围也极其广泛。无人机遥感技术在应用过程中能充分利用各种数据处理功能，实现低空采集，保证数据的实时有效传输和传输的高分辨率。

摘要：石油资源作为我国经济发展的基础性物质，在改革开放之后，我国加大了对生产力的发展力度，对于石油资源进行了有效的开发，这也是在21世纪之后，我国成为世界上第一工业大国的原因之一。在石油不断增长以及开采量逐渐增大的时代背景下，我国石油资源的有效开发利用发挥了非常关键的作用，但是，石油工程勘察技术水平却良莠不齐。对于一些勘察技术水平并不高的石油工程项目而言，其由于缺乏政府的监督，因此，必然会面临一系列的问题。这些现象的出现都会对石油开采人员的生命安全产生严重的威胁。鉴于此，本文就石油工程地质勘查存在的问题及对策展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：石油工程；地质勘查；建设质量

1我国石油工程地质勘查中出现的问题

1.1勘查技术水平不高

目前，我国的石油工程勘察技术水平和国外的发达国家相比而言相对较低，尽管我国的石油资源丰富，但是，因改革开放起步较晚，导致我国的石油工程项目起步也相对较晚，因此，和国外的发达国家相比，我国的石油工程项目的平均勘察技术水平相对较低。改革开放以后，我国石油工程项目的技术水平得到了飞速的发展，但是，因存在一些小型企业，在没有国家专业技术人才的支持下，开展石油勘察项目的过程中，在技术方面出现了很多差错。例如，一些私人的石油企业在对油田地质没有全方位进行勘测之前，只是借助自己以往的经验来完成石油的开采工作，因此，严重威胁到了石油开采工作人员的生命安全，由于在并没有了解石油工程地质现象的基础上进行了石油开采工作，导致贸然的开采很有可能引发地下河淹没以及地面坍塌等自然灾害。

1.2勘查不明确

如今，在我国的石油工程地质勘察工作中存在着一些不够明确的问题。在开展系统性的开采工作之前，需要详细勘察石油工程项目周围的自然环境、工程结构以及人文环境等各项工作。在还没有充分掌握工程结构之前，开采工作可能会出现开采进度慢、开采困难等方面的问题，会严重影响到开采过程中的安全性，甚至是威胁到施工人员的生命安全。在没有掌握石油工程项目周边的自然环境之前，随时都有可能对工程项目周边的生态环境产生危害，甚至会使工程区生态系统失衡。然而，在这种情况下实施开采工作，可能会对当地居民的生活条件产生影响，甚至是会受到居民的举报甚至是联合抵制，最终使开采工作无法顺利实施。

摘要：伴随着我国经济实力和科技发展力的显著增长，测绘技术水平也在不断的快速提升，新技术也不断的涌现。测绘工程的发展也需要大量的测绘技术为支撑，本文就当代测绘技术种类进行了介绍，同时就测绘工程的工作目的，工作流程做了既要的介绍，并以实例的方式对当代测绘技术在测绘工程中的应用进行了说明。

关键词：测绘技术；遥感技术；全球定位；测量精度；技术应用

1当代测绘技术简介

当代测绘技术已经不再是依赖于经纬仪、水准仪等简单的测量仪器，以人工的方式进行数据采集、数据整理、图形再现的工作过程了。现代的测绘技术依托于科技的发展，已经涌现了大量的新技术。这里简单进行当代测绘技术介绍：

1.1遥感技术

遥感技术英文缩写为（RS），我们从遥感技术的原理谈起，便于大家理解遥感技术的实现以及工作过程。首先我们要掌握物理学中光学和光谱的特性，无论哪一种物体，都能够吸收光线，具备反射光线和光波，辐射光线以及光波的作用。并且物体在不同位置，不同角度反射以及辐射相应光波的强度也各不相同。这就为遥感技术寻找规律，通过光波的辐射和反射进行位置的判断创造了理论依据。因此遥感技术也就可以简单定义为通过远距离的接收遥感信号从而判断物体特性、地理信息、空间信息的相应技术。而工作中，遥感技术常常利用卫星、飞机、航空器等设备完成工作过程，它们在这些设备上进行辐射信息的接收器，那么地面的发送信号的设备就会与接收端达成相应，通过接收到的信息判断地面的数据信息，也就是我们说的空间、地理位置的数据初步采集。在通过信号的分辨，以及数据对比，得出相应的准确数据。根据使用设备的不同，也将遥感技术分类为航天遥感和航空遥感，分类的依据局势使用的设备是航天仪器还是航空仪器设备。遥感技术中使用的光波经常为红外光和红光等广播，根据他们不同的波长等特性，探测不同的位置与不同的资源。

1.2全球卫星定位系统技术简介