無人機航攝技術在土地整治項目中的應用探究

山東省煤田地質局第二勘探隊 山東 濟寧 272000

引言

隨著科學技術的快速發展,促使測繪工作的專業性及技術水平明顯提升,其中具有代表性的是對低空無人機數碼航攝技術的應用。低空無人機數碼航攝具有靈活性、無須專用機場、運輸便捷等特點,能夠在測量困難、突發自然災害、小塊區域等嚴峻環境下作業。下文將應用無人機航攝系統測繪1∶1000、1∶2000地形圖為案例,對無人機航攝測繪地形圖的精度進行探究。

1 無人機低空攝影系統

無人機低空攝影系統以無人機為飛行平臺,通過飛行控制系統實現無人機的固定航線飛行,并拍攝高分辨率遙感影像,從而快速獲取目標區域基礎遙感信息數據。該系統由飛行控制系統;地面站系統;航拍系統等部分組成,獲得的數據經過后期內業處理生成各類直觀影像和模型。其中,飛行控制系統是無人機攝影系統的飛行控制核心,它能夠接受地面發射的控制信息,使無人機按照預定航線;速度;高程進行自動飛行及返航,該系統通過GPS定位無人機坐標位置,實時計算無人機的飛行速度,高度等信息。地面站系統通過實時向無人機發送信號控制其飛行航線、速度、高程等。能夠顯示無人機飛行區域的電子地圖飛行航線、參數、無人機姿態等信息、達到監視飛行狀態的目的。航拍系統可以根據實際需要,搭載各類傳感器(如普通數碼相機、紅外多光譜相機等)以及穩定云臺,實現多精度、多角度實時遙感數據采集。

2 無人機的特點

無人機是通過無線電遙控設備或機載計算機程序控系統進行操控的不載人的固定翼或旋轉翼飛行器,是繼衛星遙感、大飛機遙感之后新興起來的一項新型航空遙感技術,它的特點主要體現在以下幾方面:(1)運輸方便。無人機的機翼與機身采用的分體式結構,安裝快捷,拆卸靈活,只需裝載于一般運輸車輛中,方便在各地各項目之間轉運。(2)操作便捷。可采用滑跑及彈射起飛,降落受場地限制較小,在樓頂、公路或草地等開闊區域均可起降,無需租用機場起降和協調等一系列繁瑣工作。(3)可以獲取高精度正射影像圖。能夠拍攝出大比例尺高分辨率的正射影像圖,能夠清晰直觀地反應土地整治項目區域的田埂、道路、溝渠等地形地貌。(4)工作效率高。無人機航攝相比大飛機而言,對天氣的要求相對較低,能低空作業和云下攝影,尤其是發生突發事件時,能夠優于有人駕駛飛機不宜執行的工作任務。

3 無人機航攝測量技術在某工程的應用

近年來,石嘴山地區的社會經濟發展迅速,增加了各項非農建設的占地項目,出現了耕地數量逐漸減少和糧食安全保障等亟待解決的問題。本文列舉惠農三站項目為實例,概述無人機航攝技術的具體情況。明確勘測區域范圍:該項工作由作業人員到項目的現場進行踏查,并在項目區界址線進行代表性界址點的選取,通過利用手持形式的GPS對其經度和緯度進行實地測量,將測量結果在谷歌地球上體現,作業范圍以此為基準。因項目工程中,單體項目規模較小(>150hm2),測區僅為一個項目,給控制工作造成了一定難度,并缺乏經濟性。所以,把比鄰的項目合并形成一個測區,僅需一個架次就可完成勘測,并分測區進行航攝參數設計。航片的拍攝與制作:通過利用型號為UV-Ⅱ的無人機,型號為NikonD800的相機完成航拍任務,2016年4月為航攝的具體實踐,f=35mm為其航攝焦距,設計的具體航帶 。

像幅為4912×7360(36.0mm×24.0mm)像素;航線間距為160m;航行的速度為130km/h;以大于4.8°為飛行過程中控制像片發生的傾斜角度;以大于8°為旋偏角度;航線彎曲程度不超過4%;同航線高差之間的差值不超過25m;像片發生移位的差值不超過25m。影響的顏色較為均勻且清晰度良好,成像色彩中不存在劃痕與云影的現象,層次感較強,畫面反差較小,準確的像元分辨率值為6.51μm。通過刻錄硬盤的方式記錄照片的數據信息,并保證曝光點數的序號和像片號的文件名呈對應的關系。最后,提交航攝資料的詳細清單,該清單中包括航攝的準確日期、航線代號、測區代號、機組代號、相機鑒定的參數、起止片號信息以及總片數量。測量像控點與控制點:通過對實地情況進行分析,向項目區域內設置8個E級別的控制點,盡量選擇較固定的位置進行GPS控制點的設定,以符合高程實測、空測量以及成功檢驗要求的標準。通常情況下,將普通的混凝土標石埋設在GPS控制點處,標石主要通過現場澆筑混凝土的方式完成,底面規格為50cm×50cm,頂面規格30cm×30cm,高度為50cm,將GPS的鋼釘埋設在標石頂部,并在現場標記GPS的具體控制點。將精度為6mm+3pm的雙頻GPS的接收機作為GPS控制的觀測儀器,安置天線時,選擇光學對中器(對中精度不超過0.45mm)和三腳架。以上工作在作業開始之前配置各種儀器的參數,利用靜態定位的模式完成控制測量工作,點觀測時間則通過GPS雙頻接收機輔助完成,其同步的時間不得少于2.5h。完成觀測作業的程序后,對數據進行及時的預處理和傳輸工作。

結語

隨著測量技術的飛速發展,無人機攝影技術的精度指標能夠滿足土地整治項目活動中測量及規劃設計的需要,筆者以項目為研究對象,總結分析無人機攝影技術在土地整治項目測量及規劃設計中應用的經驗和做法。可以利用無人機航攝的靈活機動性來幫助工作人員提高土地整治項目的準確性,同時又能縮短測量和規劃設計的作業工期,為土地整治項目起到至關重要的意義。