无人机航测在小范围工程测绘中的应用探究

发表时间:2019/1/21   来源:《防护工程》2018年第31期   作者:李杰伟
[导读] 测绘作为工程建筑的重要环节,一旦无法在预期内完成测绘目标,将影响建筑施工工期。
天津市滨海新区测绘所  天津市  300450
  摘要:近年来,我国的工程测绘技术有了很大进展,无人机航测技术也得到了广泛的应用。无人机航测技术比较适用于小范围的作业、能够获取到非常高的影像分辨率、不会被空域所限制、机动灵活、作业成本比较低,其在工程测绘中被广泛使用。论文主要对无人机航测在工程测绘中的应用进行研究,以期为相关工程提供参考。
  关键词:无人机航测;工程测绘;应用
  
  
  引言
  测绘作为工程建筑的重要环节,一旦无法在预期内完成测绘目标,将影响建筑施工工期,缩减建筑企业经营收益,影响建筑施工综合成效。基于此,施工单位需善无人机航测技术,提高小范围工程测绘质量。
  1无人机航摄系统的定义
  无人机航摄系统,顾名思义,就是通过无人机在一定的高度进行飞行,从而获得一定的数据信息。具体来说,就是利用它本身具有的高分辨相机系统对遥感影像进行大幅度的获取,在通过运用控制系统,不仅可以拍摄一些影像,并且还可以对影像进行分析,从而获取到一定的数据信息。无人机在运行的过程中,除了可以获取一定的遥感影像,无人机还具有监控功能、对数据进行传输的功能等等。因此,无人机航摄系统是一种高智能化的系统,它的作业能力也非常强。
  2无人机航测系统的组成
  无人机航测系统的飞行平台是无人驾驶器,通过负载数码相机来展开拍摄,通过相关的航测数据处理软件来对数据进行相应的处理,关键的组成部分有:地面信息处理和接受设备、遥控设备、通信设备、影像获取设备、飞行控制系统以及无人机飞行平台等。从基本构成来看,无人机航测系统由地面配套设备以及无人机飞行平台构成,地面配套设备由数据处理设备、信息接受设备以及地面遥控设备构成,无人机飞行平台由影像获取设备和飞行控制系统构成。从无人机飞行平台来看,其是传感器和导航器设备的主要载体,通常要求其载重要高于2kg,续航时间至少为1.5h,巡航速度需要控制在60~160km/h,搭载设备相应任务仓的体积需要超过12500cm3,抗风能力至少要控制在4级以上,机身翼展和长度要控制在2~3m,起飞的方式有2种:弹射架起飞和跑道起飞;回收方式也有2种:降落伞降落和跑道降落。从飞行控制系统来看,其主要包括传速传感器、气压传感器、空速传感器、惯性导航系统、GPS接收机以及飞行控制面板等,同时操作员能够利用自主飞行、控制程序以及人工控制3种模式来进行航空作业。从地面遥控系统来看,其主要包括无线电收发装置、地面遥控平台、地面控制中心计算机等,能够在数据传输系统的实时辅助下,对飞行平台的电源能耗、距离、方位、航向、航迹、空速、高度以及飞行姿态进行存储,进而在地面无线电遥控系统的辅助下,将控制指令和数据发送给飞控系统,使得无人机能够在地面操作人员的指挥下,能够完成飞行。从影像获取设备来看,其主要使用的是面阵CCD数字相机,按照相机所具备的几何成像模型,对相机进行校检,进而获取到相机自身的内外参数。在必要情况下,需要通过特殊手段对相机进行检测,对每一个像元自身的畸变量进行测定,目前,主要应用的相机是EOS450D和5DMarkⅡ。从通信设备来看,其主要是由地面和空中2个部分所构成,比如,数据传输、天线以及电台等,使得飞行控制系统和地面监控站之间能够完成控制指令和数据传输,并且无人机和地面监控站的相对距离至少要是10km。
  3无人机航测在工程测绘中的应用
  3.1航线的设计
  在无人机进行航测之前,所需要进行的第一步工作就是对航线进行设计。在设计航线的过程中,需要对矿山测绘的地区进行充分的研究。研究的方面包括测区的地形地势、测区的总面积、测区的人文环境等等。

根据测区的实际情况,来设计出科学合理的航线。除此之外,在设计航线的过程中,必须要做到认真仔细,对航线的各个方面都需要进行确定。最后所设计出的航图中,必须包含航线的数量、无人机飞行的方向、无人机的飞行高度以及无人机的分辨率等等,包含的方面要全,并且各方面的数据要保证十分的精准。这样,才能确保无人机行测过程中的数据真实可靠。
  3.2无人机影像快递拼接及像控测量
  相较于传统航测技术,无人机航测技术在某小范围的公路改建工程应用过程中,显现出测量点多、摄像像幅小、应急测绘能力强、提高勘测工作综合质量等应用优势,如若采用冲印象片执行像控测量将影响无人机影像测绘有效性,为此需在无人机影像测量结束后对测绘影像进行拼接,使其得以达成该小范围公路改建工程测绘目标,虽然无人机影像具有颜色对比明显分析的优势,但是因摄像像幅小,测绘面积相对较大,需要较多测绘图像,如若在无人机影像测绘后,进行图像拼接将加大劳动量,同时容易出现拼接不当的问题,容易造成测绘偏差,为此需将影像快递至图像拼接处,进行图像实时拼接,同时需检查快递影像,待检查合格后,方可进行畸变处理,而后得出POS数据,结合测绘地区实际情况进行影像拼接,依据影像拼接成果可对测绘点布置方案及航摄成效进行客观分析,为确保无人机影像快递拼接及像控测量更富成效,需依据测绘需求合理添加控制点,使测量区域凹凸位置均可纳入无人机影像测量体系内。
  3.3地面控制
  在无人机对矿山进行测绘的过程中,必须要做好地面的控制工作。根据我国政府的相关法律条文规定,在航测地区采用无人机技术时,应该根据地面区域的具体情况,来进行科学合理的布设工作。具体的操作过程,就是要对矿山进行充分的研究和掌握,然后根据矿山的实际情况来寻求野外刺点,从而使得无人机在进行航测的过程中,航测范围大幅度提高。
  3.4空中三角测量
  通过无人机处理软件来进行空三加密的计算,该软件在自动化程度上比较高,通常处理过程只需要控制点文件、相机参数文件、POS数据以及原始影像的准备。因为航线是呈T型形状的,故而为了处理的方便性,通常的构建航线是东航线和西航线,之后再通过POS数据来实现自动化的航带创建,对连接点进行自动的匹配以及提取,并自动地对粗点和差点进行挑取,检查好测区内部连接点的分布是否足够均匀,对部分连接点进行手动增加,从而确保航线和模型之间的连接强度满足要求。
  3.5DLG、DEM与DOM制作及精度分析
  立体测图在VirtuoZo3.7.5全数字摄影测量工作站,导入空三成果,经过相对定向、核线采集,按照国家规范规定的地图符号,综合取舍采集地物地貌数据。DEM主要是根据核线范围,生成核线影像,然后进行像点的密集匹配生成具有高程信息的点云数据,然后通过对房屋、水域、植被等进行编辑生成规则的DEM格网。DOM利用生成的DEM,经数字微分纠正、数字镶嵌、裁剪等生成,具有地形图的几何精度和影像的纹理特征,信息丰富直观,可以作为参考来评价其它数据的精度。
  结语
  综上所述,施工单位需合理使用无人机航测技术,根据工程的实际情况,通过合理设计无人机遥感作业流程,设计无人机航测线路,提高无人机测绘综合质量,避免无人机测绘出现漏洞,在DLG、DOM、DEN制作及精度分析技术加持下,确保无人机航测技术得以有效应用,达到推动我国建筑行业良性发展目的。
  参考文献
  [1]曹长军.无人机航测在小范围工程测绘中的应用探讨[J].建筑工程技术与设计,2017(12):517.
  [2]魏浩.无人机航测在小范围工程测绘中的应用探微[J].建筑工程技术与设计,2017(9):488.
  [3]严慧敏,王飞.天狼星无人机航测系统在水利工程测绘中的应用[J].测绘通报,2017(7):158-160.
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