無人機測攝與GIS技術(shù)在工程中的運用探究

嚴(yán)廉成 金強

摘 要： 文章基于對無人機抗側(cè)系統(tǒng)組成和工作流程的介紹，分別對工程測繪中無人機測攝技術(shù)以及GIS技術(shù)的應(yīng)用情況進行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞： 無人機測攝系統(tǒng);GIS技術(shù);工程

【中圖分類號】P237;TB22 ? 【文獻標(biāo)識碼】A ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.38.053

1 引言

在工程項目建設(shè)之前，需要開展工程測繪工作，作為設(shè)計方案、施工調(diào)整以及竣工檢查等工作所依據(jù)的地理信息。由于目前工程項目建設(shè)對工程測繪精準(zhǔn)性的要求較高，傳統(tǒng)的測繪手段已經(jīng)無法滿足要求，因此將無人機測攝系統(tǒng)和GIS技術(shù)應(yīng)用其中，不僅可以獲取更為準(zhǔn)確的地貌地物等信息，還可以在復(fù)雜的測量環(huán)境中應(yīng)用，具有較低的成本和較快的轉(zhuǎn)場速度等優(yōu)點。在通過上述技術(shù)獲取龐大的測繪數(shù)據(jù)之后，還需要通過GSI來儲存、計算和分析、管理所采集的圖像和數(shù)據(jù)信息等，然后采取更加直觀的方式提供給工作人員。

2 無人機航測系統(tǒng)組成及其工作流程

目前常用的無人機航測系統(tǒng)中主要采用固定翼無人機和多軸旋翼無人機兩種，前者的飛行速度快，但是對搭載設(shè)備的重量要求較高，負(fù)重相對較小。后者則具有較強的負(fù)重能力，在搭載貴重的測攝儀器時也可以穩(wěn)定飛行。此外，在無人機上搭載具有較高像素和分辨率的數(shù)碼相機和超廣角鏡頭。如果在低空飛行則需要搭載數(shù)碼相機，同時需要應(yīng)用Dxo Optics Pro軟件進行光學(xué)和幾何處理等影像畸變矯正工作，然后結(jié)合不同的計算機處理能力和數(shù)據(jù)處理精度要求開展照片分塊處理工作。結(jié)果所得到的正射影像將控制點布設(shè)在工程目標(biāo)地附近并開展測量工作。之后基于上述定向正射影像開展絕對定向處理工作，將控制點的絕對坐標(biāo)和高程倒入其中對其誤差進行檢查，并刪除其中具有較大誤差的點。經(jīng)過上述檢查之后最終得到最終的DOM，保證其滿足相應(yīng)的數(shù)字正射影像圖要求。在上述過程中，也可以應(yīng)用無人機上的激光雷達對控制點進行掃描，并通過地理信息系統(tǒng)分析所采集的海量數(shù)據(jù)，通過掃描所獲取的三維坐標(biāo)組成點云數(shù)據(jù)，對物體的形態(tài)和位置關(guān)系進行展示，同時獲取色彩影像在這些點對應(yīng)位置賦予其色彩，通過更加直觀化的方式展現(xiàn)出來。

3 無人機測攝系統(tǒng)及其在工程中的應(yīng)用分析

3.1 無人機測攝作業(yè)流程

在應(yīng)用傳統(tǒng)方法開展工程測繪作業(yè)時，不僅需要投入較多的人力和物力，而且作業(yè)難度較大。但是應(yīng)用此種無人機的測攝方式，不僅響應(yīng)速度較快，而且具有較低的成本以及操作簡單等優(yōu)點，還可以在較為復(fù)雜的環(huán)境中應(yīng)用。在此技術(shù)應(yīng)用中，主要按照航線設(shè)計、像控點實地測繪、外業(yè)調(diào)繪的順序開展。首先在航線設(shè)計時，要保證設(shè)計內(nèi)容符合工程實際以及現(xiàn)場環(huán)境需求，重點做好對航向、航線長度以及數(shù)量等信息的設(shè)計，并且將上述設(shè)計內(nèi)容導(dǎo)入到無人機系統(tǒng)中，在天氣狀況允許時開展相應(yīng)的航拍作業(yè)來獲取影像數(shù)據(jù)。在確定像控點時，主要采取快速靜態(tài)的觀測形式對三維坐標(biāo)進行采集，然后基于區(qū)域網(wǎng)模式開展后續(xù)測繪作業(yè)。

3.2 在工程測量中的應(yīng)用

在工程測量中，主要將無人機測攝應(yīng)用在大比例尺地形和線路地形測繪作業(yè)中，具體地說在按照要求對測攝像控點進行設(shè)置之后，對像控點平面和三維數(shù)據(jù)進行采集，將采集的信息與原有影像底圖綜合進行坐標(biāo)的設(shè)置，分析其中的航向等指標(biāo)要求。然后使用無人機開展影像采集工作，將所采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件中進行處理，通過此軟件的影像匹配和建模拼接工作來形成三維模型。最后則結(jié)合之前設(shè)定好的像控點外業(yè)數(shù)據(jù)和坐標(biāo)等開展影像配準(zhǔn)和外定向工作，對其中建筑物的結(jié)構(gòu)、類別進行標(biāo)注，開展對色調(diào)和亮度的調(diào)整等。

4 地理信息系統(tǒng)及其在工程中的應(yīng)用分析

4.1 獲取數(shù)據(jù)

在工程測量作業(yè)中，要獲取各類數(shù)據(jù)并儲存作為后續(xù)開展數(shù)據(jù)處理和分析等工作的依據(jù)，在此階段中需要工作人員對視覺變量進行選擇之后用來對圖像數(shù)據(jù)進行確定，然后在屏幕上顯示才能完成最終的測量作業(yè)。在此階段中，由于所采集的數(shù)據(jù)已各種數(shù)值和符號來保存，還需要通過相應(yīng)的計算機軟件發(fā)揮其對地理數(shù)據(jù)和信息的符號化功能，通過更加直觀化地方式展示出來并開展數(shù)據(jù)對比工作，為工程測量提供必要的數(shù)據(jù)。

4.2 分層處理

在工程測量中應(yīng)用此技術(shù)開展分層處理，就是發(fā)揮其隔離功能，切割原有的工作任務(wù)，保證其相互處于獨立的分層狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。在工程建設(shè)環(huán)節(jié)中則可以結(jié)合分層處理功能和定位功能來保證工程測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而保障工程施工質(zhì)量。

4.3 資源配置

應(yīng)用此技術(shù)開展工程測量作業(yè)時，此技術(shù)對服務(wù)器等硬件要求較高，要求準(zhǔn)備配置較高的服務(wù)器來綜合處理多種用戶數(shù)據(jù)。而對于客戶端來說，則只需要使用具有良好顯示效果的顯示器則可以實現(xiàn)對瀏覽效果的優(yōu)化。此外應(yīng)用此技術(shù)時需要操作相應(yīng)的軟件來發(fā)揮其作用，為了保證此技術(shù)的穩(wěn)定使用，要求所用軟件的性能較高，聽過對寬帶和路由器的合理選擇來發(fā)揮此技術(shù)的優(yōu)勢。

4.4 可視化顯示

通過此技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用，可以通過三維立體的方式來仿真模擬空間圖像信息，通過可視化和立體化的方式展示工程信息數(shù)據(jù)。結(jié)合多媒體技術(shù)和可視化技術(shù)可以對地理信息數(shù)據(jù)傳輸方式進行優(yōu)化，保證數(shù)據(jù)順利傳輸并提升工程測量效果。同時發(fā)揮可視化技術(shù)的優(yōu)勢，更加直觀的通過地圖動畫的方式對地理信息數(shù)據(jù)進行清晰地展示。

4.5 結(jié)果描述

在工程測量中應(yīng)用此技術(shù)可以開展多種空間分析工作，比如開展地形分析、緩沖分析以及網(wǎng)絡(luò)分析等，并保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，預(yù)防施工風(fēng)險的發(fā)生。比如可以描述地表透視勘察結(jié)果，也就是通過連續(xù)線端或間斷線段的方式對地表測量結(jié)果進行表示，此種方式比較準(zhǔn)確和直觀，便于理解和應(yīng)用，以此來提升工程施工質(zhì)量。最后還可以結(jié)合經(jīng)過GIS技術(shù)處理之后的工程測量結(jié)果作為開展工程管理工作的依據(jù)，起到輔助決策的作用，確保工程項目的順利實施。

5 結(jié)語

在工程測量中應(yīng)用無人機測攝技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)，可以大大減輕傳統(tǒng)測繪方法的工作量并降低作業(yè)難度，提升測繪結(jié)果準(zhǔn)確性，通過更加直觀的方式展示出來，為工程設(shè)計以及后續(xù)建設(shè)、使用等提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

參考文獻

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