無人機遙感技術在測繪工程測量中的應用研究

張 建 (滕州市測繪院 山東 滕州 277500)

引言

無人機問世以后,便得到了廣泛應用。在遙感測繪領域,無人機技術的應用,為其行業發展提供了服務保障。在環境惡劣的情況下,不但測繪工程的測量結果無法得到保障,而且給工作人員帶來一定的人身安全風險,利用無人機遙感技術對工程進行測繪測量,可解決這類難題。無人機在各種環境下都可完成工作,發揮其遙感技術的靈活性、效率性、安全性等優勢,彌補人工測繪的不足,提升工作效率,減少成本投入,增加經濟效益,具有一定可行性。

1 概述

1.1 無人機遙感技術概述

隨著科學技術不斷發展和進步,無人機近些年的應用十分廣泛。不同類型的無人機用途不同,其續航能力和承載能力存在一定的差異。目前,利用無人機進行遙感技術檢測時,需要對其涉及的數據進行科學嚴格地把控。在實際運行中會產生數據,不對數據進行把控和研究會使整體數據準確性降低。遙感技術具有一定的系統性,在實際進行檢測的過程中,需要充分利用系統的智能化,對各類數據進行嚴謹的分析和處理。加大對無人機遙感技術的使用和發展,能夠有效地提高無人機遙感技術開展測繪工作時的工作質量。

1.2 無人機遙感技術特點

無人機遙感技術具有操作靈活簡單、效率高、應用廣泛等特點。一是操作方式簡單。測繪工作中只需將無人機的飛行路線設計合理,再根據具體工作實時矯正即可。此外,無人機若在工作中出現問題,可自行監測并返回起點,并在解決故障后再次開展工作。二是可以更加快速、準確地對工程進行測量測繪,提升工作效率,同時監測突發情況,幫助工作人員做出相應分析,降低突發事件發生率,減少損失。三是無人機體積小、質量輕,容易攜帶,可穿越狹窄區域,可以隨時起飛或降落;同時可快速起飛,完成任務后按照系統設定方式降落,具有較強靈活性。四是在條件惡劣與地形復雜的環境中,比如河流、山區中,均可進行準確的測量。此外,無人機遙感技術與三維技術相結合,可更加全面、細致地進行測量,幫助工作人員精準掌握測繪情況。

將遙感技術應用到無人機中,可使采集到的信息具有一定的實時性,對實際工作提供幫助。一是無人機遙感技術可根據實際需求對數據進行相應分析,自行清除無價值的信息,進一步提升數據采集信息的有效性與實用性。二是無人機收集到的信息無順序性,雜亂無章,無人機遙感技術可對這些信息進行有效分析,在清除無用數據的同時,找出這些信息的內在聯系,重新分組排列,自行整理信息。三是在無人機工作時,可以采集無人機航線信息,對無人機航線進行監測,可以保證無人機正常工作,同時無人機可將這些信息及時反饋給工作人員,工作人員通過這些信息對無人機進行實時操控,保證無人機安全及獲得信息的有效性與實時性。

1.3 無人機遙感技術發展現狀

現代科技不斷進步,為無人機遙感技術的發展提供了良好環境。目前,全球范圍已有30多個國家相繼開展無人機遙感技術的研究工作,當前已知的無人機類型有300多種,且有約50個國家正在使用多達100種無人機。近年來,我國用于民用的無人機類型不斷增多,無人機方面的研究也在逐步深化,衍生出了很多能用于生活的先進產品。伴隨無人機遙感技術的發展,低空遙感技術近年來發展很快,該技術靈活機動,利用該項技術能夠及時獲取測量區域地理信息數據進行,將航空拍攝設備安裝于低空飛行器上,其能夠對高度1000m 以下的測量區域進行詳細測量,而且拍攝效果極佳。當前無人機遙感技術的發展不斷加快,為其在各個領域中的廣泛應用奠定了良好基礎。現今,我國在無人機遙感技術方面已具備相當豐富的經驗,對其持續發展極為有利。

2 無人機遙感技術在測繪工程測量中的應用研究

2.1 無人機遙感技術在信息處理中的應用

在工程測量的信息處理環節利用無人機遙感技術,能夠展現出良好的應用優勢。在以往的工程測量信息處理過程中,一般都需要采取人工測量和數據處理,出現許多誤差現象,影響數據信息的實用性。無人機遙感技術可以改變傳統工程測量中的信息處理模式,使其走出人工數據處理的困境,降低了數據處理誤差概率,工程測量的數據更加準確,信息處理技術水平得到提高。在現代科技推動下,無人機遙感技術在許多領域實現了測量運用,同時對資源監測具有良好的測量效果。以礦山開采工程為例,通過無人機遙感技術能夠探尋深度和廣度更大的區域,在此基礎上提升了測量準確度和測量效率,降低了人為測量的風險性,對周圍環境也起到保護效果。另外,在測量的數據信息處理中也體現出了良好的使用效果,通過無人機遙感技術有助于在礦山整治工作中獲取精準數據,勘查生態環境,為環境保護提供了支持。

2.2 獲取測繪影像資料

采用無人機遙感技術進行繪測測量工作,首先要對目標測量區域開展相關的調查研究,科學設計無人機飛行路線,與試飛相應設備的平臺相結合,從而進行科學的選擇。無人機遙感技術與其他遙感影像技術相比有很大的不同,在這項技術中,無人機在飛行過程中會有很小的飛行幅度,而且具有大偏角的特點,所以通過該項技術能夠對測量目標進行多角度拍攝,便于獲得詳細的三維影像數據。為了保證測量效果,必須確保數碼相機具有高質量的拍攝效果。

2.3 應用無人機遙感技術進行數據采集

從數據采集的不同主體方面進行分析,借助無人機遙感技術進行數據采集的過程中,一般包含手動、自動兩種采集模式,其中手動數據采集通常是利用計算機遠程控制技術來進行數據采集工作,該環節針對無人機操作人員來說,僅需要在基站內部,且以實際數據采集需要為參考依據,有選擇性地高效開展圖像拍攝,就能采集各種數據信息。例如山西某礦山公司旗下露天礦的無人機測量項目中,數據收集的主要目的是測量排除場土方量,為礦產公司工作量的核算提供協助作用。以往,用戶使用的傳統測量方式為GNSSRTK,但這一測量過程面臨著較大的危險,同時也會耗費較長時間,并且需要三人小組連續工作一周才能夠完成測量任務。而借助無人機測量這一高效方式的應用,如md LiDAR1000無人機掛載激光雷達集成系統,能確保一天內出成果,能實現極小誤差的測量效果,加之借助等高線的生成,能為土方量計算提供可靠參考數據依據。自動加密是無人機內部控制系統中的一項自我保護機制,無人機拍攝設備、傳感器接收到符合需要的圖像信息時,可暫存該部分信息,此時要想為數據存儲安全性提供保障,就應注意存儲器加密程序的設定,在后續針對無人機內部拍攝圖像進行調用的過程中,以訪問權限為依據來訪問加密的信息,以此為數據私密性、準確性提供保障。從自動采集數據模式方面進行分析,借助無人機遙感技術,可針對實際需求進行綜合考量,進而分析整個數據群,將其中不具備價值的信息找出并及時清除,使整個數據群使用價值大幅度提高;與此同時,還能自動分析并整理雜亂無章的數據,挖掘其中關聯,并以此為前提,自動進行重新組合排列操作,大幅度提高數據的連貫性。

2.4 在復雜地形中的應用

傳統的工程測量測繪中,往往用人力與相關GPU、GPS等技術進行測繪,測量精度不高,且若遇到復雜地形,往往會為測繪技術帶來困難,存在較大的人身安全隱患。應用無人機遙感技術可打破這一局面,工作人員可在安全位置操縱無人機,令無人機置于險地工作,既保證了工作人員的安全,又可提高了測繪的精準度,推動測繪工程測量技術的發展。此外,在無人機工作中,合理應用遙感技術不僅提升了測繪信息的整體質量,也對信息系統進行了有效的加密處理,增加了信息在傳遞、運輸過程中的安全性與有效性。工程信息采集過程中,無人機遙感技術可自動處理相關數據信息,對部分無用信息進行科學處理,保證信息的準確性與有效性,大大減少了人力。如:在對礦井進行數據測量時,可代替測量人員深入地下,更好地測量煤炭資源,測量效果好,對周圍環境破壞少,還有利于減少成本投入,增強工作人員的安全性。

2.5 突發事件應急處理

面對滑坡、泥石流、地震等突發事件,常規的測量手段無法正常開展,且方法過于陳舊,測量周期過長,難以實現對測量目標的動態化監測。如山區出現地震、滑坡、泥石流災害后,惡劣的環境對地面測量工作造成極大影響。同時,在一些惡劣天氣條件下,航空遙感以及衛星遙感測量也會受到很大限制,無法及時獲取災區的具體影像,更不能達到動態監測測量的目標。而無人機遙感技術的應用,使其問題迎刃而解。該項技術能更好地應對突發事件,深入到災區內部進行動態監測,對災區情況進行詳細測量,獲取精準的測量數據,為應對突發事件提供重要的參考數據。

2.6 應用無人機遙感技術開展低空作業

測繪工程測量作業開展時,如果能夠有機整合該項作業和無人機遙感技術,可有效突破環境條件方面的限制,也能為所獲圖像的質量提供保障,且具體應用無人機遙感進行測量工作時,操作、使用等方面也不會存在較大難度。隨著近年來科技水平的進一步提升,以此為背景的無人機航拍自動化技術也開始得到優化和完善,此時無人機遙感技術在低空作業方面開始發揮重要作用,并且與無人機遙感技術相配套的數據處理軟件,有效提升了無人機自動化水平,因而從技術角度推動了無人機遙感技術發展,為無人機操作靈活性水平的提升提供了促進作用。低空作業中應用無人機遙感技術,可更好地捕捉和拍攝圖像,原因在于無人機的自穩功能十分突出,且自動校驗目標也能在此背景下有效實現,此時基于相應軟件的利用,即可有效處理形變問題,確保誤差處于規定范圍。在無人機系統內通過補償相機的安裝,能夠以具體情況為依據來自動調整姿態角,受該方面優勢作用影響,能采集精確的測量數據,同時也能推動該技術自動化水平的進一步提高,更重要的是影像處理效果也十分契合實際需求。

2.7 無人機遙感技術的城市規劃測量應用

隨著我國城市建設的逐漸發展,城市規模也在逐漸增加,然而在建設過程中,可能會出現一些缺陷與漏洞,其主要原因為城市規劃人員在進行城市建設設計時未參考更多有效數據,如測繪測量的有效數據。因此,設計人員在設計時,應使用無人機遙感技術,準確獲取設計數據模型,建立相應的城市數據模型。數據人員可通過無人機遙感技術對相關區域進行視頻、圖片的拍攝,判斷城市建設施工的規范性與合理性,數據人員對無人機所傳輸的數據進行分析,一旦發現施工與設計需求相偏離,即可進行彌補,采取一定修復措施,保證了城市建設的順利開展,減少了成本投入。在進行無人機拍攝時,工作人員可調整無人機的拍攝角度與拍攝路線,進行有選擇的拍攝,提高拍攝準確性,得到更為實用的數據。

3 無人機遙感測繪技術的應用優勢

當前,無人機遙感測繪技術進入新的發展時期,不斷打破傳統限制,在測繪行業中得到廣泛運用,充分展現出該技術的實際作用,促使測繪工作效率得到大幅提升,確保測繪質量達到規定標準,對工程開展具有較大意義。并且,無人機遙感測繪技術在應用過程中具有較大優勢。

3.1 信息處理速度較快

在區域監測過程中,經常會存在目標監測難度相對較大的區域,具體目標不夠明確,導致測繪準確性相對較低。由此無人機遙感技術則可快速針對測繪難度較大的區域進行有效監測,能夠快速處理該區域的測繪信息,該技術的分辨率相對較高。在拍攝過程中整體較為清晰,有助于工作人員對相關區域進行全面監測,充分展現出測繪技術的實際價值。

3.2 監測范圍相對較廣

在我國技術的研發下,無人機遙感技術也得到有效升級,能夠對大范圍內的物體進行全面監測,并獲取最新的數據信息,為工作人員開展工作提供較大幫助。并且,該技術還可對范圍較小的物體進行監測,充分控制監測尺度,可有效達到良好的測繪結果。并在該技術的使用下能夠真實反映出監測區域的實際情況,促使相關人員可直觀了解具體的地理信息,掌握工程具體狀況。

3.3 監測效率高

在無人機遙感技術的應用過程中,可有效提高測繪效率。當出現異常,該技術能夠在最短時間提出合理解決方案,節省大量時間,避免相關單位產生較大的損失。并且,該技術應用時的測量精度相對較高,有助于為工作人員提供準確數據,充分展現出該技術的發展前景,推動我國測繪工作的有序開展。

結語

如今,無論是城鎮規劃建設還是工程建設和管理,都對測繪測量提出了極高的要求。為快速完成測繪測量任務,減少人力資源的投入,無人機遙感成為首選技術措施。它靈活機動、高效快速,有著十分廣泛的適用范圍,能很好地在不便于采用傳統手段進行測繪測量的區域中使用,減輕測繪人員工作量,消除安全隱患,保證測繪測量工作順利、安全、高效地完成。