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      無人機在測繪工程中的應(yīng)用探討

      2021-04-01 03:46:55胡勇單摯
      工程建設(shè)與設(shè)計 2021年5期
      關(guān)鍵詞:測繪測量工程

      胡勇,單摯

      (衡東縣自然資源局,湖南 衡陽 421400)

      1 引言

      測繪工程在社會發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用,將無人機技術(shù)應(yīng)用到測繪工程中,能夠發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢。無人機本身的操作十分靈活,適應(yīng)能力強,可以實現(xiàn)對于工程測繪數(shù)據(jù)信息的快速獲取,為工程項目的建設(shè)提供指導(dǎo),也可以促進測繪工作人員的技術(shù)水平的提升[1]。

      2 無人機測繪的原理

      無人機測繪系統(tǒng)可以分為硬件和軟件2 部分。硬件部分包括了無人機、動力供給系統(tǒng)、電源調(diào)節(jié)裝置以及高清攝像頭等;軟件部分則包括飛行器操作系統(tǒng)、無人機控制系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)和圖像處理軟件等。無人機測繪的基本原理是,由地面控制站依照具體的測繪需求和實際工況,選擇恰當?shù)臒o人機并制定無人機航線,做好無人機姿態(tài)穩(wěn)定控制、飛行軌跡控制和任務(wù)管理控制等,設(shè)計出最為間接的飛行航線,借助無人機上搭載的傳感器和高清攝像機,實現(xiàn)對地物的測量繪制[2]。

      3 無人機測繪的優(yōu)點

      3.1 響應(yīng)速度快

      借助無人機進行測繪時,無人機一般采用的都是低空飛行,本身對起落場地要求較低,起飛所需的準備時間短,而且受天氣因素影響較小,能夠有效節(jié)約測量時間。同時,無人機一般都會搭配相應(yīng)的車載系統(tǒng),可以通過輸入任務(wù)來獲取相應(yīng)的測繪結(jié)果[3]。而在面對突發(fā)性自然災(zāi)害時,應(yīng)急部門需要依照最新的地形數(shù)據(jù)信息來制訂應(yīng)急方案,借助無人機,能夠?qū)崿F(xiàn)對災(zāi)區(qū)地質(zhì)環(huán)境的快速測量,也可以將測繪數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞?,及時回饋給應(yīng)急部門,使得應(yīng)急工作人員在進行災(zāi)害應(yīng)對和處理時,具備更快的響應(yīng)速度。

      3.2 測量范圍廣

      傳統(tǒng)人工測繪需要工作人員攜帶各種各樣的測繪儀器進行實地測量,而因為測量環(huán)境的影響,測量的范圍相對較小。無人機測繪能夠?qū)@一問題進行解決,實施測繪工作時,可以同時使用多臺無人機,依照不同測繪環(huán)境,在不同高度進行測量,不僅測繪工作效率高,測繪數(shù)據(jù)精度更準確,而且測繪的范圍更廣[4]。無人機測繪還可以借助光譜實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)的有效分析處理,獲取大范圍區(qū)域的監(jiān)測信息,也可以借助三維仿真模擬技術(shù),在與數(shù)據(jù)庫信息進行對照的情況下,將監(jiān)測得到的信息展示出來,以此來促進測繪質(zhì)量的提高。

      3.3 測繪成本低

      一些大型項目在規(guī)劃過程中,很容易受到周邊環(huán)境因素的影響,不僅測繪工作的范圍較大,需要測繪的內(nèi)容也十分繁雜,如果沿用傳統(tǒng)人工實地測繪的方式,會導(dǎo)致人工成本的增大,出現(xiàn)超出項目投資預(yù)算的情況,對項目開發(fā)的經(jīng)濟性和安全性產(chǎn)生影響。借助無人機測繪技術(shù),一天就可以完成數(shù)十平方千米的測繪,而且能夠保證數(shù)據(jù)的完整性和準確性,在提高測繪效率的同時,能夠降低人工成本的消耗,也可以就測量設(shè)備的損耗進行有效控制。

      3.4 測繪時效強

      傳統(tǒng)測繪工作需要手動輸入數(shù)據(jù),在對數(shù)據(jù)進行匯總整理后,將數(shù)據(jù)傳遞給設(shè)計部門,但這樣會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳遞的滯后性,嚴重時可能對項目的開發(fā)效率產(chǎn)生影響。與之相比,無人機測繪能夠?qū)崿F(xiàn)信息的有效聯(lián)動,而且可以在實施測繪工作的同時,借助無線網(wǎng)絡(luò),將得到的各種數(shù)據(jù)信息傳輸給設(shè)計部門,設(shè)計部門可以依照現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境,做好復(fù)測工作,也可以對獲得的測繪信息進行分析和校準工作,避免出現(xiàn)信息遺漏的問題。

      4 無人機在測繪工程中的應(yīng)用

      無人機在測繪工程中的應(yīng)用一般體現(xiàn)在以下幾個方面:

      1)數(shù)據(jù)采集。無人機可以依照預(yù)先設(shè)定好的航線來對相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集,技術(shù)人員需要根據(jù)測繪區(qū)域和飛行安全進行管理,借助定位系統(tǒng)來對無人機進行精確定位,準確獲取相應(yīng)的坐標系統(tǒng),確保測繪工作的高效實施。測繪資料獲取后,需要通過二次檢測來對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行檢驗,確保數(shù)據(jù)的完整性和準確性,以此來促進測繪工作效率和質(zhì)量的提高。

      2)圖像采集。無人機可以在測繪過程中進行影像的拍攝,借助三維建模等技術(shù)來對圖像進行加工處理。若測繪過程中,遇到不符合要求的數(shù)據(jù),系統(tǒng)會自動對其進行處理,拍攝過程中相機可以通過自動變焦的方式來獲取清晰度更高的圖像。本文結(jié)合具體案例,對無人機在測繪工程中的應(yīng)用進行分析和討論。

      某礦區(qū)測繪中,礦區(qū)本身屬于山間盆地地形,最大海拔高度1 051.86m,海拔最低點為800m,整個礦區(qū)地勢復(fù)雜,植被茂盛且以林木和灌木為主,道路交通條件差,網(wǎng)絡(luò)信號差,從保證測繪工作質(zhì)量的角度,使用無人機進行測繪工作[5]。

      4.1 像控標記點設(shè)置

      在對礦區(qū)進行測繪時,需要依照區(qū)域的形狀、面積和地形條件等,確定無人機飛行路線,這里依照自東向西的順序,設(shè)置9 條航線,無人機飛行高度為1 100m,將分辨率設(shè)置為0.16m,借助GPS 飛行控制系統(tǒng)實現(xiàn)對像控標志點的實時控制。依照礦山測繪條件,選擇地勢平坦且方便影像識別的區(qū)域,像控標記點的設(shè)置可以使用石灰粉,設(shè)置圓圈等醒目的標志。從該項目的具體情況分析,最終選擇的比例為1∶2000,在整個測區(qū)內(nèi),均勻設(shè)置10 個像控標志點。

      4.2 測繪數(shù)據(jù)獲取

      參考當?shù)販y繪機構(gòu)建立起的CORS 網(wǎng),對數(shù)據(jù)進行獲取和修正,選擇1985 國家高程基準,快眼Ⅱ型無人機,考慮工程的實際情況,在無人機上配置佳能EOS 5DS 數(shù)碼相機,該相機的像素較高,能夠獲得比較清晰的圖片。借助無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用,測繪信息呈現(xiàn)為瓦片形式,對照該信息能夠完成正射影像數(shù)據(jù)的切割工作,然后在百度地圖等地圖軟件中瀏覽。無人機在數(shù)據(jù)采集方面有著較好的優(yōu)勢,在運用測量技術(shù)、攝影技術(shù)、遙感技術(shù)等先進技術(shù)的情況下,能夠獲取完善的數(shù)據(jù)影像,利用空三算法的拼接矯正功能,能夠切實保證測繪信息的合理性和準確性,優(yōu)化區(qū)域網(wǎng)中的相關(guān)信息,繼而輸出標準化的數(shù)據(jù)格式。

      4.3 測繪數(shù)據(jù)處理

      該項目測量區(qū)域植被茂盛,無人機測繪得到的點云數(shù)據(jù)為高層數(shù)據(jù),需要做好數(shù)據(jù)濾波,去除影響測量數(shù)據(jù)中的點云??梢允褂肔idar Model 模板實現(xiàn)濾波操作,將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成網(wǎng)格數(shù)據(jù),配合Raster 軟件獲得測區(qū)地面模型。

      4.4 測繪結(jié)果分析

      從保證工程質(zhì)量的角度,需要對測繪結(jié)果精度進行檢查,檢測點應(yīng)該遍布整個測繪區(qū)域,在均勻分布的同時,具備一定的代表性。對照測繪結(jié)果分析,測繪區(qū)域內(nèi)無人機測繪像控點平面誤差和高程誤差分別小于0.05m 和0.2m,檢查點平面誤差小于0.3m,能夠滿足地形圖精度的要求。

      5 結(jié)語

      總而言之,無人機在工程測繪領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,能夠顯著提高測繪效率,降低測繪成本,應(yīng)該得到測繪人員的重視和推廣,通過對無人機測繪技術(shù)的合理應(yīng)用,保證工程測繪的效果。

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