無人機測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用分析

伊雪松

河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院 河南 信陽 464000

引言

無人機測繪技術(shù)有著良好的適應(yīng)性與便捷性,有效彌補了傳統(tǒng)測繪技術(shù)的缺陷。想要保障其檢測結(jié)果的準確性就要把握無人機航攝過程中的關(guān)鍵要點,使無人機航攝的效用得到最大程度的發(fā)揮。在不斷的實踐中,無人機測繪技術(shù)推動了測繪技術(shù)的全面創(chuàng)新,能夠?qū)崟r掌握地理動態(tài)和相關(guān)信息,不僅極大程度地提高了測繪工作的效率與質(zhì)量,還成為經(jīng)濟社會信息化的主要手段,切實有效地促進了測繪行業(yè)在新時期下的穩(wěn)步前行。

1 無人機航空測量技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

無人機,主要指一種無人駕駛的飛行器,在該技術(shù)中,融合了通信技術(shù)、全球定位技術(shù)、遙感技術(shù)等,在這些技術(shù)作用下,能夠有效對地理環(huán)境、地貌、地形等進行測繪,同時,也可以進行有效的監(jiān)測。無人機航攝系統(tǒng)的構(gòu)成,是基于無人機對數(shù)碼相機等傳感器設(shè)備的搭載實現(xiàn)的,通過在作業(yè)區(qū)內(nèi)部的航飛來獲取相應(yīng)的影像數(shù)據(jù)與POS數(shù)據(jù),并配合對數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用,來獲取相應(yīng)的數(shù)字正射影像圖、地形圖、數(shù)字三維模型。低空無人機測繪技術(shù)與傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感技術(shù)以及航空攝影技術(shù)相比,其在成本上的投入相對較小,也不會因為天氣原因使其整體攝影結(jié)果受太大影響。綜合而言,無人航攝技術(shù)具有以下優(yōu)勢。

1.1 數(shù)據(jù)收集與獲取及時

無人機航空測量技術(shù)應(yīng)用中,通過對無人機航空測量技術(shù)和先進攝影設(shè)備的結(jié)合運用,能夠?qū)崿F(xiàn)對無人機航空攝影和測量的性能質(zhì)量完善,從而實現(xiàn)地形測繪所需的數(shù)據(jù)資料快速、準確的收集,為地形測繪中數(shù)據(jù)資料的準確與及時獲取提供良好的支持。此外,利用無人機航空測量技術(shù)進行工程測量的數(shù)據(jù)資料獲取后,還能夠通過數(shù)字化圖像對所收集信息進行綜合分析,從而生成可視化的攝影圖像,為工程測量工作開展提供有利的支持[1]。

1.2 具有較強的響應(yīng)能力

無人機測繪技術(shù)在測繪工程測量中具有突出的優(yōu)勢,工作效率非常高。在當下社會經(jīng)濟不斷發(fā)展進步的背景下,城市建設(shè)水平也在不斷提高,建設(shè)項目越來越多,突發(fā)性緊急事件出現(xiàn)的幾率也相應(yīng)增加。在這種情況下,使用無人機測繪技術(shù)非常合適,可以在現(xiàn)場展開有效處理,同時能減少調(diào)查耗費的時間,保障在第一時間控制突發(fā)事件,盡量減少損失,降低不良影響。由于無人機航空測量技術(shù)在工程測量應(yīng)用中,是通過無人機的低空飛行來實現(xiàn)航空攝影和測量分析,其在具體測量中受惡劣氣候環(huán)境的影響相對較小,能夠獲取更加準確與全面的測量數(shù)據(jù),并且對測量數(shù)據(jù)的良好響應(yīng)能力進行支持。

2 無人機測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

2.1 測繪準備工作

無人機測繪之前需要做好的前期準備工作。其中飛行器準備工作要求配備足夠數(shù)量的飛行電池。通常每塊大疆精靈4RTK的電池正常飛行18～24min,而充電時間約為50min。具體每塊電池的工作時間不僅與測區(qū)面積和形狀、飛行高度、重疊率等有關(guān),還與電池使用壽命及當時氣溫有關(guān)。測繪人員可根據(jù)需要攜帶多塊電池和充電器,邊用邊充,以便航拍工作“無縫”連接,以提高作業(yè)效率。除此之外,還應(yīng)考慮遙控器電池的使用時間,最好預備1塊備用電池以便輪流充電使用。另外,測區(qū)范圍應(yīng)提前準備,建議采用相關(guān)地圖軟件制作的測區(qū)地標kml文件導入遙控器中使用,該方法比在遙控器界面中手繪測區(qū)范圍更精確[2]。

2.2 控制點布設(shè)

首先,需保證像控點在整個測區(qū)內(nèi)均勻分布,宜布設(shè)在航向及旁向6片或5片重疊范圍內(nèi),并保證像控點在相鄰相片中都清晰;其次,為提升航測的精度,需在航線的首尾航帶及航帶的首尾航片等位置布攝像控點,但不能太靠近影像邊緣;三是像控點布設(shè)時盡量選擇空曠地帶的明顯地物,且還需其在航攝像片上清晰,便于判刺和立體測量;四是遇到不規(guī)則測區(qū)時,需合理地均勻增加像控點,以保證航測精度;五是為了保證測得的坐標數(shù)據(jù)準確無誤以及方便后期處理,需在現(xiàn)場對象控點位進行拍照存檔并立馬在航攝像片上進行判刺;六是像控點坐標測量完畢后需要專人對所有測量的像控點進行逐一檢查,剔除不符合質(zhì)量要求的像控點,并提出需重測的像控點點位。

2.3 數(shù)據(jù)測繪

無人機測繪主要通過自動化技術(shù)對數(shù)據(jù)進行采集,涉及到的信息內(nèi)容數(shù)量龐大,數(shù)據(jù)信息質(zhì)量也比較高,并且具備實時性,能夠在實際應(yīng)用過程中發(fā)揮更大的作用,展現(xiàn)更高的價值。無人機遙感技術(shù)可以針對實際需求的變化,對數(shù)據(jù)群組進行有效的分析,找到其中價值密度相對比較低的信息內(nèi)容,第一時間將這些內(nèi)容清除掉,這樣可以使得整個數(shù)據(jù)群的使用價值得到進一步的提升。對雜亂無章的數(shù)據(jù)進行有效的分析,還可以找到這些數(shù)據(jù)信息之間存在的內(nèi)在聯(lián)系,重新組合排列其中的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容,加強數(shù)據(jù)的連貫性。

2.4 空中三角測量

采用無人機航空測量過程中,對像控點的測量與觀察,多會利用三腳架并使其測量觀察點正對中央,從而開展相應(yīng)的測量和分析。其中,采用空中三角測量模式進行測量和分析,需要在測量工作開展前,明確無人機航測的工作流程進行,確定其測量目標和任務(wù),從而選擇合理的測量儀器與型號,并開展相應(yīng)的資料收集、空域協(xié)調(diào)與機器調(diào)整等工作,在現(xiàn)場踏勘與航線設(shè)計、作業(yè)無人機檢查等環(huán)節(jié)開展基礎(chǔ)上,對其測量分析的流程完善性和規(guī)范性進行保障。采用空中三角測量技術(shù)進行測量計算中,需要采用PixelGrid高分辨率遙感影像一體化測圖系統(tǒng)對其進行測量和計算進行有效支持,同時采用PAT-B光束法平差軟件進行計算結(jié)果處理[3]。

2.5 航測結(jié)果加密

當完成所有測繪工作后,為防止測繪數(shù)據(jù)丟失或者其他情況,需要對航測結(jié)果進行加密。在這一過程中,可以使用到空間三角測量技術(shù),對于控制點、數(shù)碼影像較小的情況,較為適用于使用該項技術(shù)。采用空間三角測量技術(shù),能夠有效計算出礦山全部的影像外方位元素、加密點的地面坐標,而后,利用得出的數(shù)據(jù)信息,可以集成PATB光束法區(qū)域網(wǎng)平差軟件,當中的在粗差檢測、平差計算的功能發(fā)揮了一定作用,有助于提升無人機航測數(shù)據(jù)準確性。

3 無人機測繪技術(shù)在工程測量中具體應(yīng)用

隨著無人機技術(shù)的逐漸成熟,利用無人機完成一些人類難以完成的高難險和有毒有害工作成為可能。無人機可以進行植保、測繪、攝影、高壓線纜和農(nóng)林巡視,此外無人機在物流等領(lǐng)域也擁有廣闊的應(yīng)用空間。與有人駕駛飛機相比,無人機的優(yōu)勢在于更適合那些危險任務(wù)和精準航空工作。

3.1 城市規(guī)劃測量中具體應(yīng)用

隨著當下我國城市建設(shè)的速度和水平不斷提升,城市化建設(shè)的規(guī)模也在逐步拓展,城市建設(shè)項目的數(shù)量正在不斷增加。然而,一部分城市建設(shè)過程存在一些嚴重的缺陷和漏洞,如建設(shè)缺乏合理性。這些問題出現(xiàn)的主要原因,就是城市規(guī)劃設(shè)計人員進行設(shè)計的時候沒有利用更多的數(shù)據(jù)信息作為參考。因此,設(shè)計人員在設(shè)計時需要恰當合理地應(yīng)用無人機測繪技術(shù),不僅能夠獲得更加精確的設(shè)計數(shù)據(jù)模型,而且能夠建立相對應(yīng)的城市數(shù)字模型。

3.2 地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測

地質(zhì)環(huán)境的變化會造成公路、鐵路等交通路線的破壞和山體滑坡、山洪災害等重大災害。而由于我國國土面積巨大,丘陵、山峰、巖洞、高原等各種地質(zhì)環(huán)境錯綜復雜,根本無法對其進行全時段、全方位的監(jiān)控,尤其是在地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化時,會進一步加深環(huán)境的復雜程度,使人力無法及時有效地介入,阻礙了公路崩塌、山體滑坡等災害的治理工作。無人機航測對于環(huán)境的高適應(yīng)性與全天候可執(zhí)行性,可以在地質(zhì)環(huán)境變化的第一時間趕到現(xiàn)場,進行實時監(jiān)測,并且可以獲取到清晰度高、時效性強的現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境影像,為地質(zhì)環(huán)境問題的治理提供數(shù)據(jù)支持[4]。

3.3 在突發(fā)事件中的靈活應(yīng)用

無人機測繪技術(shù)的應(yīng)用極為靈活,彰顯出極強的時效性,可以在第一時間內(nèi)獲取到一些突發(fā)事件的關(guān)鍵信息和重要數(shù)據(jù),通過拍攝視頻圖像,協(xié)助制定解決方案。無人機測繪技術(shù)會將實項數(shù)據(jù)進行實時傳遞與共享,特別是在重大自然災害發(fā)生時,可以為災區(qū)救援與后續(xù)的重建等工作帶來最有力的技術(shù)支持。例如,地震發(fā)生期間,工作人員需要收集震區(qū)的地面信息,而普通的遙感技術(shù)無法在第一時間掌握所需的信息,可能耽誤救援時間,而使用無人機能夠傳送指定區(qū)域的地面情況,同時可進行實時監(jiān)控。

3.4 自然資源保護的檢測

礦山、森林等自然資源都是不可再生資源,這些自然資源的使用可以促進我國經(jīng)濟的發(fā)展。但是,在以往自然資源的開采中,由于管制比較松,經(jīng)常會出現(xiàn)大面積破壞自然資源的現(xiàn)象,造成了很多開采事故,比如:水土流失、地表塌陷等。當時,我國的開采技術(shù)還不成熟,這種盲目的開采不僅給我國自然資源造成了不可磨滅的傷害,還浪費了許多自然資源,給如今自然的保護與管理提高了難度。如今,我國仍會不時產(chǎn)生一些小規(guī)模破壞自然資源的現(xiàn)象,單純依靠人力管理與監(jiān)督無法實現(xiàn),因此,要通過無人機航測技術(shù)來檢測自然資源,并對自然資源實施保護。

結(jié)束語

近幾年,無人機行業(yè)進入了廣闊的前行空間,相關(guān)技術(shù)應(yīng)用愈發(fā)廣泛,服務(wù)團隊整體建設(shè)得以有效加強,促進了無人機在各行業(yè)的大力推廣與應(yīng)用。由于在一些相對比較惡劣的環(huán)境中,人工測量操作無法取得工作效果,即使測量人員完成測量,最終得到的數(shù)據(jù)也不精確,因為測量過程會受到惡劣條件的影響。為此,無人機遙感技術(shù)在測繪工程測量中的應(yīng)用,可以解決以往所遇的工作難題,出色地完成各種環(huán)境下的測量工作,擴大經(jīng)濟效益,使相關(guān)行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。