工程測繪中無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的運用

王 倩 蔡躍輝 朱 偉

陸軍特種作戰(zhàn)學(xué)院 廣西 桂林 541000

0 引言

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時代背景下,各行各業(yè)都在進(jìn)行科技革命以應(yīng)對新時代的要求,測繪工程領(lǐng)域各項新技術(shù)也應(yīng)運而生,其中無人遙感測繪技術(shù)憑借其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢,廣泛運用到測繪工程各個方面,大大提高了測繪工作的精度和效率。

1 無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)是指利用無線電設(shè)備控制裝有遙感成像系統(tǒng)設(shè)備的無人機(jī),獲取遙感圖像和地理空間信息進(jìn)而輔助完成工程測繪的一項技術(shù)[1]。其關(guān)鍵在于無人機(jī)遙感平臺,由飛行器系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、遙感影像獲取與處理系統(tǒng)以及保障系統(tǒng)所組成。航拍過程中為了滿足能夠分辨率高的清晰影像和傳感器便于安裝在無人機(jī)上這兩個條件,目前大部分無人機(jī)平臺上安裝的是CCD/CMOS全畫幅相機(jī),像素控制在2000萬以上,飛行時傳感器沿飛行線獲取無人機(jī)影像和GPS、IMU數(shù)據(jù)。

2 無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的優(yōu)點

2．1 操作方便靈活,安全性高 將無人機(jī)遙感技術(shù)與計算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合,實現(xiàn)工程建設(shè)的現(xiàn)代化,是現(xiàn)代社會信息化的發(fā)展趨勢,其已廣泛應(yīng)用于工程實踐中。與傳統(tǒng)的測繪工藝相比,無人機(jī)遙感測繪方法操作更加方便,在快速起飛和遙控的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了大規(guī)模、快速完成測繪工作的效果,使地形、任務(wù)、天氣等因素對工程建設(shè)的影響最少,進(jìn)而避免人工外業(yè)測繪過程中出現(xiàn)意外事件和安全問題。

2．2 影像分辨率高,實時性強(qiáng) 無人機(jī)遙感技術(shù)作為低空遙感技術(shù),其分辨率達(dá)到0．1m,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù),獲取高清影像是其技術(shù)的重要標(biāo)志[2];相對于衛(wèi)星獲取影像時間間隔受軌道周期制約,而無人機(jī)遙感測繪獲取目標(biāo)影像即飛即得,實時性更強(qiáng)。

2．3 信息精準(zhǔn)性好,處理效率快 無人機(jī)遙感測繪技術(shù)的應(yīng)用,減少了工作人員的測繪難度和工作量,縮短野外測繪工期,節(jié)約更多的時間,而且還能避免傳統(tǒng)測繪技術(shù)中因人失誤而帶來的數(shù)據(jù)誤差從而保證精度。除了能快速高效獲取信息外,其技術(shù)還能及時、準(zhǔn)確地將獲取的信息在不同處理系統(tǒng)中完成后續(xù)信息整合和計算,并形成相應(yīng)的模型,有效減少傳統(tǒng)測繪過程中需要人工內(nèi)業(yè)計算的過程,提高工作效率。

2．4 產(chǎn)品使用壽命長,造價費用低 使用無人機(jī)遙感測繪技術(shù)進(jìn)行實際測繪的過程中,可以對測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行實時修改,并將及時的將修改數(shù)據(jù)添加到產(chǎn)品中,對于提高產(chǎn)品的使用壽命有極大的幫助,從而加大產(chǎn)品的競爭力。與一般航拍飛機(jī)相比,無人機(jī)造價較低且節(jié)省培養(yǎng)一名飛機(jī)駕駛員費用,整體支出費用低。

3 無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在測繪中的具體運用

(1)信息收集。為了將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于工程測繪中,需要收集有關(guān)項目建設(shè)的各種信息,包括項目目的、內(nèi)容,所測區(qū)域地形、海拔、氣候變化、植被狀況和測繪距離等信息。

(2)設(shè)計路線。根據(jù)前期獲取的資料和項目需求,確定測區(qū)范圍和飛行設(shè)備后,即可其從無人機(jī)飛行方向、飛行高度、飛行距離以及覆蓋區(qū)域準(zhǔn)確性、全面性角度考慮,設(shè)計合理的飛行路線。同時測繪過程中可靈活地使用GPS來確保獲得測繪所需的數(shù)據(jù)信息。

(3)參數(shù)設(shè)定。為了從根本上提高無人機(jī)測繪的質(zhì)量,除了分析特定的操作過程和應(yīng)用過程外,還對參數(shù)設(shè)置特別是工程管理模塊參數(shù)設(shè)置、空三模塊參數(shù)設(shè)置和生產(chǎn)模塊進(jìn)行集成控制[3]。

①工程管理模塊:結(jié)合基本參數(shù)設(shè)置要求,完善參數(shù)管理和航路分析機(jī)制。

②空三模塊:集成了無人機(jī)應(yīng)用軟件,有效地改善了參數(shù)設(shè)置過程,對智能系統(tǒng)進(jìn)行了全面分析,合理整合了信息調(diào)整效果,完成了無人機(jī)測繪圖像的處理。

③生產(chǎn)模塊:結(jié)合參數(shù)設(shè)置完成點管理,有效控制特定工藝和操作要求,完善生產(chǎn)線管理機(jī)制,對后續(xù)計劃和控制項目進(jìn)行整體優(yōu)化。

(4)數(shù)據(jù)獲取。無人機(jī)遙感測繪最為關(guān)鍵數(shù)據(jù)即航拍影像,為了確保影像能夠滿足測量要求,必須按照設(shè)計好的飛行路線選擇天氣晴朗、空氣對流慢、能見度好的時間段進(jìn)行航拍。航拍時要求影像重疊航向不低于60%,旁向不低于40%,航線彎曲度不大于5%,最后獲得影像無暗影、模糊和光暈。

需要注意是目前無人機(jī)的測繪,通常配備的是非測繪相機(jī),非測繪照相機(jī)的透鏡畸變相對較大,照相機(jī)測繪的像點的坐標(biāo)存在較大的誤差,這在某種程度上影響物體坐標(biāo)的計算精度,因此需要在實際工作過程中進(jìn)行糾正,常見的攝像機(jī)標(biāo)定方法有主要基于多圖像消光點標(biāo)定方法、測試場標(biāo)定方法和自標(biāo)定方法。此外,非測繪相機(jī)的主要距離和照片的中心坐標(biāo)系中圖像主要點坐標(biāo)都是未知的,還需進(jìn)行圖像定向[4],因此要保證中期階段像控布網(wǎng)的質(zhì)量。

(5)數(shù)據(jù)處理。無人機(jī)對現(xiàn)場完成拍攝后,工作人員對其數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。首先是對原始影像航帶整理、質(zhì)量檢查、畸變改正等預(yù)處理,而后是對像片進(jìn)行內(nèi)定向和,自動空三加密,這是無人機(jī)遙感影像數(shù)據(jù)處理中的難點[5]。最后是在GIS或ERDAS平臺上完成數(shù)字高程模型提取和編輯、數(shù)字正射影像的制作工作。數(shù)據(jù)處理后,處理后的航拍數(shù)據(jù)作為依據(jù),再結(jié)合外業(yè)調(diào)繪、補(bǔ)測數(shù)據(jù),即可制作出標(biāo)準(zhǔn)地形圖。

4 結(jié)語

無人機(jī)遙感測繪技術(shù)已廣泛應(yīng)用于測繪行業(yè)中,且在不斷實踐中又進(jìn)一步促進(jìn)其技術(shù)優(yōu)化。但在行業(yè)內(nèi)具體運用中,還需要對無人機(jī)技術(shù)的各個方面有透徹的了解和學(xué)習(xí),并根據(jù)測繪的實際情況,制定完善的無人機(jī)測繪應(yīng)用程序,確保測繪的質(zhì)量水平。