無(wú)人機(jī)航測(cè)在山區(qū)水利測(cè)繪中的應(yīng)用要點(diǎn)研究

王旭

摘 ? 要：我國(guó)地形復(fù)雜，山區(qū)面積廣闊。為有效保障山區(qū)人民的正常生活及安全生產(chǎn)，有必要開(kāi)展山區(qū)水利測(cè)繪工作。傳統(tǒng)的山區(qū)水利測(cè)繪主要依靠人工測(cè)量，由于人工測(cè)繪無(wú)法保證效率，加之準(zhǔn)確性不高，在山區(qū)特殊地形地貌的多重因素影響下，使其無(wú)法真正勝任山區(qū)水利測(cè)繪工作。隨著技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)航測(cè)廣泛應(yīng)用到了此項(xiàng)工作中，因其具有較強(qiáng)的測(cè)繪能力，且不受各種因素影響，可以全方位測(cè)定各項(xiàng)數(shù)據(jù)。本文通過(guò)研究無(wú)人機(jī)航測(cè)在山區(qū)水利測(cè)繪中的應(yīng)用要點(diǎn)，可以為今后實(shí)現(xiàn)全智能化作業(yè)提供理論及應(yīng)用基礎(chǔ)，促進(jìn)我國(guó)的測(cè)量技術(shù)及水利工程的全面進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航測(cè) ?山區(qū)水利測(cè)繪 ?應(yīng)用要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TV221 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（a）-0062-02

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)主要采用了遙感技術(shù)，對(duì)帶測(cè)定區(qū)域中的具體情況做詳細(xì)記錄及分析。在開(kāi)展航測(cè)的過(guò)程中，可以在較短時(shí)間內(nèi)掌握到地理位置、地質(zhì)狀況、空間植被等全方位信息，并對(duì)其中的各類關(guān)鍵性信息做準(zhǔn)確分析，為今后的山區(qū)水利工程建設(shè)提供一手的資料。

無(wú)人機(jī)因其具有靈活的作業(yè)方式，并且能夠勝任各種惡劣環(huán)境下的工作，從而獲得了快速發(fā)展。水利測(cè)繪工作較為復(fù)雜，會(huì)在實(shí)際操作中面臨各種困難，在水利測(cè)繪中積極引入無(wú)人機(jī)技術(shù)后，不僅能夠大幅降低測(cè)繪成本，并且還可以應(yīng)對(duì)各種惡劣環(huán)境下的測(cè)繪工作。據(jù)此可知，山區(qū)水利測(cè)量中采用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)可以取得顯著的應(yīng)用效果。將無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用到山區(qū)水利測(cè)繪工作中后，可極大促進(jìn)山區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)及快速發(fā)展。通過(guò)分析無(wú)人機(jī)的應(yīng)用及水利建設(shè)的趨勢(shì)可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)遙感成像技術(shù)已成為我國(guó)未來(lái)水利事業(yè)的發(fā)展方向。

1 ?無(wú)人機(jī)航測(cè)在山區(qū)水利測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)之所以在近些年中獲得了廣泛應(yīng)用空間，其根本原因在于無(wú)人機(jī)所特有的優(yōu)勢(shì)。山區(qū)水利測(cè)繪受制于地形復(fù)雜多變的影響，人工測(cè)量不僅消耗大量人力物力，并且不能保障測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性。如在此過(guò)程中引入無(wú)人機(jī)技術(shù)，可極大加快測(cè)量工作進(jìn)度。無(wú)人機(jī)航測(cè)在山區(qū)水利測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)主要由以下幾點(diǎn)：（1）無(wú)人機(jī)由于自身無(wú)需荷載人員及多余設(shè)備，耗能極少，整體使用成本較低。（2）無(wú)人機(jī)自身體積較小，可隨身攜帶，適合野外作業(yè)對(duì)設(shè)備的靈活性要求。（3）無(wú)人機(jī)可在各種環(huán)境下快速起飛，無(wú)需受到跑道限制，能夠有效節(jié)省作業(yè)時(shí)間。（4）無(wú)人機(jī)安全系數(shù)高，因僅需遠(yuǎn)程遙控即可操作，故不存在因意外傷及工作人員的事故。（5）無(wú)人機(jī)可在飛行高度較低的情況下即可獲得清晰的航拍圖片，方便易操作。

2 ?應(yīng)用于山區(qū)水利測(cè)繪中的無(wú)人機(jī)種類

2.1 固定翼無(wú)人機(jī)

固定翼無(wú)人機(jī)借助于動(dòng)力系統(tǒng)及機(jī)翼的滑翔，可實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)。此類無(wú)人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控操作，并在機(jī)身上搭載了多種傳感器，適合于在各種自然天氣下作業(yè)。固定翼無(wú)人機(jī)可在多種環(huán)境下進(jìn)行飛行及降落，其最大優(yōu)勢(shì)在于自身體積較大、負(fù)載量更高、航距較遠(yuǎn)。加之具有優(yōu)異的成圖性能，一般適用于航測(cè)距離較大的場(chǎng)景中。

2.2 多旋翼無(wú)人機(jī)

多旋翼無(wú)人機(jī)一般具有三個(gè)以上的旋翼軸，主要飛行原理為，每個(gè)旋翼軸上均配備一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使得旋翼產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，當(dāng)速度達(dá)到一定數(shù)值后即可產(chǎn)生較強(qiáng)的上升推動(dòng)力。此類無(wú)人機(jī)旋翼總距保持一致，此點(diǎn)不同于普通的直升飛機(jī)。矮旋翼處于不同轉(zhuǎn)速的情況下，所產(chǎn)生的的推動(dòng)力不同，據(jù)此可以有效控制無(wú)人機(jī)的飛行速度及方向等。多旋翼無(wú)人機(jī)操作簡(jiǎn)單，可適應(yīng)各種不同環(huán)境下的起落，還可以懸停在固定空間。通過(guò)上述分析可見(jiàn)，此類無(wú)人機(jī)最為適合應(yīng)用于具有垂直起降及懸停的場(chǎng)景中。加之其飛行速度不高，可極大降低作業(yè)過(guò)程中的危險(xiǎn)系數(shù)，保障測(cè)繪中的人員及財(cái)產(chǎn)安全。

3 ?無(wú)人機(jī)航測(cè)在山區(qū)水利測(cè)繪中的應(yīng)用要點(diǎn)研究

3.1 數(shù)據(jù)處理能力

數(shù)據(jù)處理能力直接反映了無(wú)人機(jī)的核心性能，故應(yīng)加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)處理能力的研究。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用在山區(qū)水利測(cè)繪中后，首先應(yīng)提升自身的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，要使圖片橫向重疊度誤差<5%，使其保持在60%左右。在處理圖片時(shí)，應(yīng)使旋轉(zhuǎn)角度<6°，傾角>2°，從而有效維持圖片的穩(wěn)定性。無(wú)人機(jī)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)常會(huì)受到多重因素影響，如在開(kāi)展水中測(cè)繪時(shí)，應(yīng)保證轉(zhuǎn)向彎曲度不高于3%。

3.2 傳感器裝置技術(shù)

無(wú)人機(jī)航測(cè)的關(guān)鍵在于遙感技術(shù)，有力促進(jìn)了山區(qū)水利測(cè)繪工作的全面進(jìn)步。在開(kāi)展航測(cè)之前，應(yīng)首先檢查遙感設(shè)備的存儲(chǔ)功能，確保其具有足夠的存儲(chǔ)空間，滿足數(shù)據(jù)的傳輸要求。另外還應(yīng)提前規(guī)劃好飛行高度，確保其時(shí)刻保持在遙感裝置的接收范圍之內(nèi)。在測(cè)繪過(guò)程中，需經(jīng)常面對(duì)各樣的地形區(qū)域的影響，故應(yīng)采用具備極高分辨率的遙感裝置。攝像頭是直接關(guān)系到航測(cè)質(zhì)量的關(guān)鍵性設(shè)備，應(yīng)選取專業(yè)的航測(cè)攝像頭，使其能夠在不同地質(zhì)條件及天氣狀況下均能取得滿意效果。另外要強(qiáng)化數(shù)碼攝像機(jī)的主點(diǎn)和主距，采用已知的畸變數(shù)據(jù)驗(yàn)證航測(cè)規(guī)劃。在此過(guò)程中，可以將測(cè)試地放置于室外進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的航測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，保障遙感設(shè)備能夠真正發(fā)揮出應(yīng)有的作用。還要關(guān)注比例尺問(wèn)題所帶來(lái)的影響，要選取具備不少于1：2000比例尺的遙感設(shè)備，可應(yīng)用于測(cè)量較為復(fù)雜地形狀況中。

3.3 參數(shù)設(shè)置方面的技術(shù)要求

DPGrid（數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量網(wǎng)格系統(tǒng)） 廣泛應(yīng)用于無(wú)人機(jī)之中，尤其在水利測(cè)繪中更是發(fā)揮出了巨大作用。此軟件具有圖像重疊功能，可對(duì)待處理圖片進(jìn)行全方位編輯。另外還可以在航拍過(guò)程中即可對(duì)圖片進(jìn)行精確分類，并依據(jù)類別不同分批傳輸。無(wú)人機(jī)航測(cè)中經(jīng)常會(huì)因?yàn)榻嵌葐?wèn)題產(chǎn)生測(cè)量偏差，此軟件可以實(shí)現(xiàn)航帶中不少于六張圖片，從而解決了此類誤差問(wèn)題。要保障測(cè)繪效果，首先應(yīng)確保無(wú)人機(jī)的安全性。在投入使用前，應(yīng)詳細(xì)規(guī)劃無(wú)人機(jī)飛行區(qū)域及路線，精確計(jì)算出所需能耗，要及時(shí)轉(zhuǎn)入cmr文件，通過(guò)對(duì)定位定姿系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析，使其與按照無(wú)人機(jī)航測(cè)路線保持一致性。另外要對(duì)無(wú)人機(jī)各系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行分析檢測(cè)，提前規(guī)劃好飛行路線。要實(shí)現(xiàn)測(cè)繪數(shù)據(jù)的利用價(jià)值，可綜合運(yùn)用多種圖像處理技術(shù)。在航測(cè)工作中，要準(zhǔn)確設(shè)置出生產(chǎn)模塊參數(shù)，從而促進(jìn)數(shù)字正射影像圖及數(shù)字高程模型的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。無(wú)人機(jī)在開(kāi)展水利測(cè)繪的過(guò)程中，操作人員時(shí)刻掌握好無(wú)人機(jī)的位置變化，還應(yīng)在規(guī)劃飛行路線時(shí)應(yīng)綜合考慮到區(qū)域內(nèi)的地形狀況及地面附著物的分布情況。航拍完成后需呈現(xiàn)出完整的航測(cè)圖像，應(yīng)保證所拍攝圖片的質(zhì)量，使其能夠有效應(yīng)用到后期的各項(xiàng)分析工作中。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，且降低人工所帶來(lái)的誤差風(fēng)險(xiǎn)，需充分利用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)作全面處理及拼接。數(shù)字正射影像圖及數(shù)字高程模型的正常運(yùn)轉(zhuǎn)可準(zhǔn)確收集相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠保障航測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 ?結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的快速提升，無(wú)人機(jī)已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的方方面面。水利測(cè)繪是水利建設(shè)的基礎(chǔ)，可極大促進(jìn)我國(guó)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展。尤其在地形復(fù)雜的山區(qū)中，無(wú)人機(jī)航測(cè)更是發(fā)揮出了不可替代的顯著優(yōu)勢(shì)。在此過(guò)程中，不僅有利于提高水利測(cè)繪的精確度，并且保障了測(cè)繪過(guò)程中的安全。通過(guò)分析無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)可見(jiàn)，我國(guó)的無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)已取得了一定進(jìn)展，故應(yīng)充分利用無(wú)人機(jī)航測(cè)在山區(qū)水利測(cè)繪中的巨大作用，從而促進(jìn)我國(guó)水利事業(yè)的快速進(jìn)步，為山區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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