对无人机遥感工程测量的应用分析

2022-05-12 版权声明 我要投稿

【摘要】不断更新的计算机、通信等专业技术,促进我国无人机产业迅速发展,成就举世瞩目。在航空遥感测绘这一传统科技领域,无人机平台已有大量辅助性应用,航测市场化的程度较高,为各大行业提供了更快、更优的测绘服务。无人机遥感作为航空遥感测绘领域的新型应用技术,其优势主要体现为机动性、灵活性显著,同时完成任务的效率高、精度可靠、经济性好,可以满足各种对地调查测绘的快速、实时的要求。论文基于技术应用角度,结合工程测量范畴,围绕无人机遥感技术的优势、流程、方法进行了分析。

【关键词】无人机遥感;工程测量;高新技术

引言

我国正在推进现代化建设,项目数量逐步增加,测绘工作为工程的设计和施工提供重要的数据及资料支撑,保障施工质量和安全,起到了有效的辅助性作用。随着相关科学技术的飞速发展,工程测量领域获以革命性的技术更新。特别是近年来,无人机遥感技术在各种工程测量活动中已得到广泛应用,方便测量内外业的开展,同时,保证了测绘生产质量。

无人机遥感技术的应用优势

操作灵活

航测型的无人机灵活度高、可控性强、自动化程度高、飞行需求条件低,只需要根据项目的具体测绘要求,做好飞行航线的规划设计,则可远程操控设备的起飞、航行及降落,并能针对高山、丛林等险峻的地形完成数据采集,突破外界环境的限制。有的测区树林遮挡严重,可以应用无人机机载激光雷达技术,这是目前最优的解决方案,主要利用的是其主动探测地面能力强、采集覆盖尺度大的优点。

测量效率高

将无人机遥感技术分解,是以无人机为平台,携带具有摄影测量功能的设备,在工作人员的操控下,无人机飞行至测区上空进行摄影作业,并依据项目地形实际情况进行飞行速度、高度的实时调整。鉴于航飞自身的高速作业特点,大范围、大面积测区还能实现高速监测。从另一角度分析,航测无人机系统装备了专门的数据传输设备,在第一时间快速完成数传作业,能够以系统性的工序动作保障测量效率。

数据精确度高

对于无人机携带的成像器材来说,一般采用了高精密型彩色数字摄影机,可以避免测区地物要素的遗漏,获取高清晰、多角度、多重叠的地表影像。地面控制系统对此进行快速接收,在保证数据精确度的同时,极大地节省了外业的人力成本和生产成本。无人机遥感技术所具有的推广应用价值,集中体现为造价低、运行成本低、经济适用性好,这在工程测量领域更是毋庸置疑与否定。但是,经过长期的实践,发现无人机遥感技术存在旋偏角偏大、姿态稳定性欠缺、行带排列不整齐、地面分辨率不足等现象,并且属于不可彻底避免的技术弱点,尤其是在山区应用该技术测绘地形图,上述问题总是存在着较高的发生概率,最终会影响数据成果的精确度,有待改进。

3无人机遥感技术的应用流程

运行调试

无人机遥感技术的应用,运行调试是第一位的工作,具有准备性。无人机的运行调试并不复杂,主要包括以下三个步骤:首先,根据无人机的机型特征、飞行轨迹及控制状态进行运行调试,确保各项工作指标正常,为飞行质量提供基本保证;其次,对产生的误差、精度问题进行处理,常规手段是结合专题软件、地形地貌图等进行校准,并对无人机的运行坐标进行测试评定;最后,由于电池电量的不足会影响作业要求与完整性,故在飞行作业之前,应对无人机电池的存量进行检查。总之,虽然航测无人机的品牌多、款式多,运行调试操作则大同小异,具有测量系统普遍具备的高精密性,这也符合操作规程的要求,反映运行调试是航测外业实施的基础准备之思想。

航空摄影

航测无人机在测区上空飞行,测量质量比较容易得到保证,原因在于所受到的外界环境干扰普遍较小。但从减少测量粗差以及不必要的误差影响角度看,应该提前掌握测区的地形地貌信息,水系、交通、管线、地貌、植被、居民地等地形图要素,将其概略分布情况进行明确;然后再设置合理的飞行航线,选择合适的工作时间。关于工作时间,需要结合测区的风力、风向、降雨、起雾、云系高度、光照强度、太阳高度角等信息进行选择,一般最适宜在晴朗、风阻低、云雾少、无尘沙飞扬、大气透明度高的天气进行航空摄影作业。为了获取最佳的航拍影像效果,航测无人机在飞行的过程中,还应不断地对其摄影设备的焦距、像幅进行调整。

数据传输及归类

从无人机遥感技术的整个工作流程来看,数据传输是重要环节,其关键在于如何借助航测无人机的设计程序及装置内发射出的信号,将必要的数据信息快速、稳定地传递至处理终端。现阶段,整个无人机遥感技术系统采用的数传技术、网络传输方法有待优化提升,常规的电台传输方法稳定性较高,但其控制范围有限。鉴于此,在航空摄影这一外业的过程中,应控制无人机飞行的速度,保持匀速前行,以保证数据传输的质量,为测绘数据的准确性奠定基础。数据传输完成之后,再进一步提升测绘质量,利用专业配套的数据处理软件对数据进行分析、归类等处理。不难看出,基于软件的应用、高新技术人机交互式的操作,测绘生产成本中的人员成本项可以得到优化、控制。

无人机遥感技术的具体应用方法

在城市规划中的应用

随着城镇化建设的稳步推进,建筑物及构筑物也在不断地更新。应用无人机遥感技术,能够充分掌握管辖区域内土地开发利用的现状,进而可以调整区域规划,依据长期发展规划,深度优化城镇空间的布局。从提升土地资源利用率及利用效益的视角看,无人机遥感技术起到了基础支撑性的作用,正在以先进的技术手段加快城镇可持续发展的进程。无人机遥感技术与GNSS、GIS等技术进行联合应用,综合效益更显著。例如,工程建设的前期规划当中,获取施工区域的地质、水文、气象等地理信息的数据,有助于相关部门的精准施政。再如,市政道路的工程施工当中,前期勘测获取施工区域的大比例尺地形图,有助于策划施工部署,在过程中依据航片信息反映的进度情况,可为工程监管工作提供重要参考,一方面起到实时监测的作用,另一方面起到精确组织的作用。施工计划的调整能够更加精确化,由此加大工程监管力度,确保工程按时、保质完成。

在复杂地区中的应用

在地形条件较为复杂的地区,环境恶劣、信息交错,传统的测绘技术难以发挥作用,测绘结果也难以保证较高的精确度。目前,解决这类问题的优秀方案中,应用无人机遥感技术当属首选。航测无人机可以不受目标区域地形地貌的复杂多变性之影响,低空测量性能突出,能够满足多种测绘需求。但是,航测无人机在复杂环境下的应用还是有一定的难度,需要注意以下两个要点:一是加强测量系统的保护意识,工作人员应采取一些必要的措施,避免无人机的意外损坏、丢失等,以确保测绘工程顺利完成;二是加强测量系统和相关设备的升级意识,例如,装备倾斜摄影测量系统或增配机载激光雷达系统,如此储备测绘技术力量,测量系统时刻保持较强的灵活性、适应性,更便于测绘活动的应急性开展。

无人机航摄数据后期处理

事实上,对外业影像数据所反映的信息进行分析、归类等处理的过程,始终具有人机交互特点,充分折射后续生产的智能化程度,这要求在提高信息处理质量的同时,兼顾提高信息处理的效率。例如,在当前工程测量活动中,矿山测量较为常见,对整个矿区应用无人机遥感技术进行数据采集,可以高效地获取地面信息,事后使用配套的商业软件进行数据处理,可以高质量地生成DOM、DEM、DLG等产品,体现现代测绘手段的便捷性、精确性。与传统的工程测量技术比较,数据信息的后期处理环节所采用的技术手段变化大,基本上取代了大量的人工操作。传统技术的缺点较多,效率之低造成时间浪费,同时,精度还不完全得到保证,明显不利于测绘任务的顺利完成;现代技术的针对性较强,特别是云端协同、智能共享,充分加速技术融合,有效避免这类问题的发生。所以,无人机遥感技术后期处理的本质,是专业软件开发与应用的具体实现,反映软件执行功能深化、算法优化、操作简化的技术路线。另外,工作人员需要适当地接受航测理论基础培训,有助于保证后期处理的专业性,以及测绘成果的及时性。

结语

综上所述,工程测量专业领域的范围较广,具体包括地形测量、规划定线与拨地测量、市政工程测量、水利工程测量、建筑工程测量、线路工程测量、矿山测量和竣工测量等,普遍具有大面积作业的特点,可以从不同的任务方向、需求细节等维度融合无人机遥感技术。与此同时,考虑工程测量行业健康、持续发展的意义,测绘单位应在广泛的生产实践中,以保证作业安全、提升工作效率、保障成果质量、控制生产成本作为基本出发点,开展各种应用场景的规律研究,推动技术实施方案与质量控制方案朝着更加深入、具体的方向发展。

【参考文献】

【1】杜荣洁.无人机遥感技术在工程测量中的应用[J].住宅与房地产,2020(33):215-216.

【2】犹华俊.测绘工程测量中无人机遥感技术的运用[J].工程技术研究,2020,5(2):42-43.

【3】张志辉,罗玉凤.无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用分析[J].科技风,2019(8):115+122.

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