摘要:近年来,无人机技术的研究与发展经过多年的研究与优化,逐渐在多个领城受到了良好的应用,并发挥出重要的作用。例如:在工程测量领域的使用中,无人机技术能够对地面测量不方便的区域进行空中的测量与拍摄,进而获取测量地区的影像、图像等你数据资料,促进测量工作的科学化、严谨化发展。为此,在接下来的文章中,将围绕测绘工程测量中无人机遥感技术的应用方面展开详细分析,希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
关键词:测绘工程;无人机遥感技术
引言
随着科学技术的快速发展以及国家对现代化农业的战略推进,水利工程在促进区域经济发展以及现代农业的发展中起着举足轻重的作用。水利工程测绘作为工程建设的先行者,为水利工程设计与建设及时提供准确、详实的测绘数据;现阶段,全站仪、GPS R TK实地测量在效率上不能满足新形势下水利测绘工作的要求。无人机具有机动灵活、高效快捷的特点,目前已广泛应用于国家重大工程建设、灾害应急与处理、国土监测、资源开发等方面。无人机遥感具有灵活性强、分辨率高、时效性高、成本低等特点,大大的减轻了外业工作人员的工作量,同时提高了作业效率及降了低工程建设成本,充分发挥了其特有的技术优势。
1无人机逼感内容简析
1.1无人机飞行平台
无人机遥感,即利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术,能够实现自动化、智能化、专用化快速获取国土资源、自然环境、地震灾区等空间遥感信息,且完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术,其特点为:第一,可在云下低空飞行,弥补卫星遥感和普通航空摄影在有云覆盖地区上空不能有效采集数据的缺陷。第二,采用无人机作为飞行平台,数据采集成本比航天航空遥感平台低。第三,采用数码相机作为传感器采集数据,采集速度快,影像质量好,地面分辨率高(可达1 - 3cm)。第四,无人机遥感平台机动性强,适应性高,在较小的场地就可以实施起降作业,对天气条件要求较低。由于这些技术优势,中国对无人机系统的研发非常重视,并已取得了一系列技术上的突破,在各行业中得到广泛应用。
1.2拍摄相机
无人机因受其本身荷载限制,不能承载专业航摄相机,只能采用性能较好的民用数码相机;由于民用数码相机内方位元素不稳定,且存在明显的镜头畸变差,如果直接用空间后方交会来计算相机的外方位元素,精度会很差,这与摄影测量成图直接相关,因此,内方位元素和畸变差是相机鉴定的主要项目。在飞行起飞、降落时以及运输过程中有震动,相机参数发生有较大变化,为保证后处理数据的精度,通常在飞行前要对相机进行检校。
1.3无人机遥感技术的优势
无人机遥感技术具有众多方面优势。具体来讲:①监测效率高。在众多突发紧急事件中,为提升处置的质量和水平,降低突发事件对社会造成的不良影响,需要进行有效性的事件监测和调查。而无人机遥感技术凭借着监测效率高的特点可以开展高质量监测活动,为有关方面对此类突发事件进行有效处理提供参考依据。②监测的尺度大。无人机通感技术不会受到复杂地形等方面的限制,可以在广阔区域中开展有关活动,进行高强度的作业。③具有信息处理速度快的特点。无人机遥感技术对目标区域快速进行数据信息处理、具有良好的信息采集能力和信息分辨能力。对于测绘工程来讲,这种技术具有巨大应用价值。④可以和其它技术进行高效率融合。
无人机遥感技术在具体应用中可以和其它类型技术进行有效性融合应用,充分发挥出各自的优势,取长补短,提升最终应用的效率和价值
2无人机遥感在工程中的应用
2.1项目简析
本项目采用的燃油固定翼无人机,搭载5Dmark II 高分辨率数码相机,利用地面控制系统实现航线规划、飞行控制、自动拍摄等功能。
2.2作业区域
文章选定水利工程中其中- -部分为研究区域,该河道形状规则,测量范围为沿河200m内,测量面积约0.9km'。测区内地势呈南高北低,河道两侧地物简单,多为农田和草地。2.3航线设计因项目的成图比例尺为1:1000,故设计航摄比例尺为1:4000,地面高度为260 - 280m,飞行高 度1000m,航拍间距65m,航向重叠度为80%,旁向重叠度为60%,影像地面分辨率(GSD)约为5cm,同时根据测区形状规则,航线设计与河道总体方向一致,飞行3条航线,210个像对。为避免飞行过程中受到侧风的影响,飞行姿态不稳定,出现航摄漏洞,故加大航向和旁向重叠度。
2.4飞行数据快拼检查及像片控制测量
本次飞行共获取213张影像,影像清晰、色彩饱满、反差适中。使用飞行日志中的POS数据,使用PHOTOSCAN软件进行快速拼接,经检查无航线漏洞,各项指标与设计要求基本一致。根据飞行情况和规范要求设计像控点布设 方案,按照区域网布点,间隔4- 6条基线布设一对像控点。因像片航向重叠较大,像控点一般布设在6- 8°重叠的范围内,航线首尾≥4°重叠,且采用双点布设。像控点选取在明显地物上,要求影像清晰、易于判读,同时要便于测量。本区域共选取42个平高点和12个检查点。
2.5空中三角测量
空中三角测量也称空三加密,是利用摄影测量解析法确定区域内所有影像的外方位元素。空中三角测量是影像后期处理的关键步骤,它利用少量地面控制点来计算一个测区中所有影像的外方位元素和所有加密点的地面坐标。本项目采用INPHO软件的MATCH - AT模块进行空三加密。因本次飞行所用相机存在较大镜头畸变,为保证后续生产的精度,在进行空中三角测量之前,根据表1中给定的参数对原始影像进行畸变矫正。空中三角测量需要准备的数据有畸变矫正后的影像、POS数据、相机参数文件、控制点文件等。软件根据POS数据对航线进行排序,经过影像金字塔创建、连接点自动匹配、粗差剔除后,手动加入测量控制点,进行解算,再根据连接点及控制点的误差,调整其点位,最后进行区域网平差计算。经过区域网平差计算,基本定向点的平面中误差为0.084m,高程中误差为0.114m;检查点的平面中误差为0.102m,高程中误差为0.143m;加密精度达到(CH/Z3003一2010低空数字航空摄影测量内业规范》中精度指标要求,可提供给下一道工序生产。提供的空中三角测量成果有影像的外方位元素、内方位元素、加密点坐标以及相机参数等内。
结论
简而言之,证明了无人机逼感配合专业的应用软件适用于快速获取小面积大比例尺地形图和数字正射影像图,具有方便、快捷、高效、成本低等优势。在实际应用的过程中,无人机遥感的劣势也显现出来,如飞行时间短、荷载小、航片姿态不稳定等问题,在数据后处理时,由于像片数量多、像幅面积小、航向和旁向重叠度大等原因,致使像控、空三、测图工作量增大;同时由于基高比小,造成无人机获取影像处理后的高程精度不高,即使能勉强达到规范要求的高程精度指标,但因其不稳定,不能直接应用于对高程精度要求高的工程项目。随着科技的进步,无人机航摄装备水平也不断地提高,在飞行时间、荷载量、飞行姿态稳定性等方面都将逐步得到提升,同时后处理软件针对无人机影像在算法和工艺流程上必将有较大进步,无人机逼感的劣势将逐渐减弱,其应用领域将会进-步拓展,从而满足各类小面积工程测绘的需求可。
参考文献:
[1]于庆启.测绘工程中无人机技术的应用研究[J].建材与装饰,2020(07):252-253.
[2]段云飞,杨跃文,阿茹娜.无人机遥感技术在测绘工程中的有效应用[J].工程建设与设计,2020(04):252-253.
[3]廖兴.无人机技术在测绘工程中的应用[J].中国新技术新产品,2020(04):27-28.