無人機測繪技術在工程測量中的應用分析

伊雪松

河南省地質礦產勘查開發局第三地質礦產調查院 河南 信陽 464000

引言

無人機測繪技術有著良好的適應性與便捷性,有效彌補了傳統測繪技術的缺陷。想要保障其檢測結果的準確性就要把握無人機航攝過程中的關鍵要點,使無人機航攝的效用得到最大程度的發揮。在不斷的實踐中,無人機測繪技術推動了測繪技術的全面創新,能夠實時掌握地理動態和相關信息,不僅極大程度地提高了測繪工作的效率與質量,還成為經濟社會信息化的主要手段,切實有效地促進了測繪行業在新時期下的穩步前行。

1 無人機航空測量技術應用優勢

無人機,主要指一種無人駕駛的飛行器,在該技術中,融合了通信技術、全球定位技術、遙感技術等,在這些技術作用下,能夠有效對地理環境、地貌、地形等進行測繪,同時,也可以進行有效的監測。無人機航攝系統的構成,是基于無人機對數碼相機等傳感器設備的搭載實現的,通過在作業區內部的航飛來獲取相應的影像數據與POS數據,并配合對數據處理技術的應用,來獲取相應的數字正射影像圖、地形圖、數字三維模型。低空無人機測繪技術與傳統衛星遙感技術以及航空攝影技術相比,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果受太大影響。綜合而言,無人航攝技術具有以下優勢。

1.1 數據收集與獲取及時

無人機航空測量技術應用中,通過對無人機航空測量技術和先進攝影設備的結合運用,能夠實現對無人機航空攝影和測量的性能質量完善,從而實現地形測繪所需的數據資料快速、準確的收集,為地形測繪中數據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進行工程測量的數據資料獲取后,還能夠通過數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 具有較強的響應能力

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

2 無人機測繪技術在工程測量中的應用

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面積和形狀、飛行高度、重疊率等有關,還與電池使用壽命及當時氣溫有關。測繪人員可根據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,以提高作業效率。除此之外,還應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,測區范圍應提前準備,建議采用相關地圖軟件制作的測區地標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范圍更精確[2]。

2.2 控制點布設

首先,需保證像控點在整個測區內均勻分布,宜布設在航向及旁向6片或5片重疊范圍內,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;四是遇到不規則測區時,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據準確無誤以及方便后期處理,需在現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,剔除不符合質量要求的像控點,并提出需重測的像控點點位。

2.3 數據測繪

無人機測繪主要通過自動化技術對數據進行采集,涉及到的信息內容數量龐大,數據信息質量也比較高,并且具備實時性,能夠在實際應用過程中發揮更大的作用,展現更高的價值。無人機遙感技術可以針對實際需求的變化,對數據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容,第一時間將這些內容清除掉,這樣可以使得整個數據群的使用價值得到進一步的提升。對雜亂無章的數據進行有效的分析,還可以找到這些數據信息之間存在的內在聯系,重新組合排列其中的數據信息內容,加強數據的連貫性。

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,從而選擇合理的測量儀器與型號,并開展相應的資料收集、空域協調與機器調整等工作,在現場踏勘與航線設計、作業無人機檢查等環節開展基礎上,對其測量分析的流程完善性和規范性進行保障。采用空中三角測量技術進行測量計算中,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果處理[3]。

2.5 航測結果加密

當完成所有測繪工作后,為防止測繪數據丟失或者其他情況,需要對航測結果進行加密。在這一過程中,可以使用到空間三角測量技術,對于控制點、數碼影像較小的情況,較為適用于使用該項技術。采用空間三角測量技術,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,利用得出的數據信息,可以集成PATB光束法區域網平差軟件,當中的在粗差檢測、平差計算的功能發揮了一定作用,有助于提升無人機航測數據準確性。

3 無人機測繪技術在工程測量中具體應用

隨著無人機技術的逐漸成熟,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、高壓線纜和農林巡視,此外無人機在物流等領域也擁有廣闊的應用空間。與有人駕駛飛機相比,無人機的優勢在于更適合那些危險任務和精準航空工作。

3.1 城市規劃測量中具體應用

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

3.2 地質環境的監測

地質環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、高原等各種地質環境錯綜復雜,根本無法對其進行全時段、全方位的監控,尤其是在地質環境發生變化時,會進一步加深環境的復雜程度,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。無人機航測對于環境的高適應性與全天候可執行性,可以在地質環境變化的第一時間趕到現場,進行實時監測,并且可以獲取到清晰度高、時效性強的現場地質環境影像,為地質環境問題的治理提供數據支持[4]。

3.3 在突發事件中的靈活應用

無人機測繪技術的應用極為靈活,彰顯出極強的時效性,可以在第一時間內獲取到一些突發事件的關鍵信息和重要數據,通過拍攝視頻圖像,協助制定解決方案。無人機測繪技術會將實項數據進行實時傳遞與共享,特別是在重大自然災害發生時,可以為災區救援與后續的重建等工作帶來最有力的技術支持。例如,地震發生期間,工作人員需要收集震區的地面信息,而普通的遙感技術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域的地面情況,同時可進行實時監控。

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濟的發展。但是,在以往自然資源的開采中,由于管制比較松,經常會出現大面積破壞自然資源的現象,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,我國仍會不時產生一些小規模破壞自然資源的現象,單純依靠人力管理與監督無法實現,因此,要通過無人機航測技術來檢測自然資源,并對自然資源實施保護。

結束語

近幾年,無人機行業進入了廣闊的前行空間,相關技術應用愈發廣泛,服務團隊整體建設得以有效加強,促進了無人機在各行業的大力推廣與應用。由于在一些相對比較惡劣的環境中,人工測量操作無法取得工作效果,即使測量人員完成測量,最終得到的數據也不精確,因為測量過程會受到惡劣條件的影響。為此,無人機遙感技術在測繪工程測量中的應用,可以解決以往所遇的工作難題,出色地完成各種環境下的測量工作,擴大經濟效益,使相關行業實現可持續發展。