无人机航空摄影测量技术在电力工程测量中的运用初探论文_付云龙

无人机航空摄影测量技术在电力工程测量中的运用初探论文_付云龙

天津市津典工程勘测有限公司 天津 300222

摘要:以无人机航空摄影测量技术为研究对象,分析了该技术在电力工程测量中应用的相关问题。先阐述了无人机航空摄影测量技术的先进性;之后结合当前电力工程测量的特征,进一步介绍了该技术的实际应用情况。从本次研究结果可知,现阶段无人机技术能够满足电力工程测量需求,并且具有快速响应能力等优点,在技术、精准度等方面均具有先进性,应该在更多地区做进一步推广。

关键词:无人机;航空摄影测量技术;电力工程测量

1无人机航空摄影测量技术的先进性

无人机航空摄影测量技术的实质为:利用无人机对目标地区进行影像信息采集。该技术通过机载计算机系统与数码相机,利用无线遥感技术完成控制,实时向基站传送与目标地区有关的影像学信息。与传统技术相比,无人机航空摄影测量技术具有先进性,主要表现在以下几方面:

1.1具有快速的响应能力

在电力工程测量过程中,无人机始终保持着相对较低的飞行高度,一方面,这种飞行模式具有很强的适应能力,天气因素对无人飞机飞行的影响降低;另一方面,无人机本身对起飞、落地平台无特殊要求,大部分空间均可满足。同时文献在相关问题的研究中也认为,与其他类型测量设备相比,无人机空域申请方便,便于维护、管理,还可以满足大部分项目的使用要求。一般情况下,无人机的准备时间很短,往往只需要10~15min,节省了大量的时间,有助于提高测量效率。

1.2安全灵活

无人机机身小,不需要设置专门的场地,并且能够满足不同的场景勘探需要,能够在多种环境下完成信息采集工作。就目前而言,我国的电力工程普遍位于地势条件不理想的环境中,若由人工勘探则有可能出现人员伤亡,而无人机可以完全忽略这个问题,避免工作人员进入危险环境中工作,具有可行性。

2无人机航空摄影测量技术手段研究

2.1无人机摄影测量技术要点

在应用无人机进行电力工程勘测时,所采用的无人机摄影测量技术主要包括以下几方面:

(1)规划测量区域。

正式测量前,由操作人员精准划分本次无人机测量的目标区域。在划分过程中,严格按照电力工程项目勘测工作要求,适当扩大无人机测量范围,这样才能保证无人机航空摄影测量能够全面覆盖整个目标区域。例如,吉林省电力勘测设计院在电力工程项目勘测过程中,将整个勘测范围划分为多个网格,每个网格均为长方形,这样无人机在勘测过程中就能严格按照网格的分布情况完成勘测,达到了预期目的。对于其他单位而言,在规划测量区域过程中,可以参照吉林省电力勘测设计院的成功经验,根据电力工程项目所处环境来规划测量区域,避免测量中出现遗漏问题。

(2)设计合理的航线。

在工程测量阶段,航线是无人机摄影拍摄的路线,一般在电力工程项目测量工程中,需要多台无人机共同完成航拍工作。同时现阶段的无人机均存在体积小的问题,决定了无人机无法实现长时间飞行。针对这种问题,工作人员就应该高度关注无人机的飞行效率,认真规划每台无人机的飞行路线,避免无人机的摄影测量范围相互干扰而降低工程项目测量效率。文献[2]在相关问题研究中指出,在设计无人机飞行航线时,应该保证机器之间的交叉飞行,这样才能保证拍摄质量;但是还应该考虑无人机之间的飞行时间差问题,避免一些位置没有被拍到。

(3)建立测量区域控制网。

建立测量区域控制网有助于进一步提高测量质量,在测量过程中,需要根据电力工程项目测量区域的地理特征,建立空中三角测量平差网。在该网中,根据已知的控制点,结合实地勘测结果,对空中三角测量平差网的结构进行界定,或者直接作用于测图定向的像片控制点平面位置和高程上,方便后期在室内对测量结果做进一步处理。在区域控制网数据处理过程中,可以将测图所需的大量控制点、像片所反馈的方位元素,以4D 的形式生成控制点参数、像片定向参数,这样可以为测图数据分析提供统一的坐标资料,方便相关人员对数据做进一步分析。

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2.2实证研究

2.2.1案例简介

在某地区的电力工程测量中采用了无人机航空摄影测量技术,其主要目标是为本次项目厂址四周5.0km 范围内的陆域环境进行进一步分析,最终为区域规划、环境保护等提供科学有效的参数。从整体情况来看,所要勘测的区域位于山地地段,平均高程155.3±6.6m;电力工程项目周边森林茂密,并且地势条件不理想,采用人工勘测的难度较大。

2.2.2航空摄影

在本次项目中,所采用的无人机航空设备满载27kg,使用LT无人机低空摄影系统,系统内设有数码相机,焦距调整为35mm,有3600万成像像素,像元大小为4.8μm。为了保证航空摄影质量,将整个测量区域做分区处理,共分为两个小分区,其比例尺分别为1:1000、1:2000。在无人机飞行过程中,保证了所获取的图像清晰度,并且反差适中,具有丰富的层次,色条柔和,满足摄影勘察相关要求,可以作为区域数据处理的依据。

2.2.3像片测量控制

(1)确定控制点。

在布点时采用区域网布点方案,在勘测边缘增加像控点,在1:1000 分区内按照航线确定10 条基线,周围一条基线的跨度点长,所以设置20 个像控点;在1:2000比例尺分区内,按照航线确定12 条基线,设置53 个像控点。

(2)布设检查点。

在1:1000 分区内设置6 个检查点,在1:2000 分区内设置12 个检查点,保证空三加密成果。

2.2.4影像数据处理

为了保证影像数据处理质量,采用先进的空三加密与INPHO 数字系统,主要的数据处理内容包括:

第一,做好相应数据的准备工作,并且把原始的数据的格式设成 ipg 格式,检查所有用的数据,包括相机的焦距以及坐标等,还要明确航拍的数据以及控制点坐标文件等;

第二,畸变差校正,从无人机航拍的角度来看,所用的都是非测量相机,相对畸变差较大,而且相片存在着边缘畸变的问题,通过畸变的方法来对程序进行纠正;

第三,构建测区高程文件,按照有关的参数把畸变差校正的影响结合在一起,从而有效的完成自动内定向,进一步把航带初始偏移量确定好,利用自动相对定向方法,把剩余的畸变差大像点去掉,达到互相辅佐的作用;

第四,获取成果,我们在自动相对定向过程中,避免一些基本事项,并且确保相对定向点大于像片上的数量 900 个,从而达到分布的准确性。

采用相对定向的MATCH模块实现全自动连接点的提取,在确定自由网平差Sigma收敛值小于0.3个像素,并且连接点均匀分布在测区内,强度水平良好,像片连接点可以均匀分布在测量空间内,这样通过对后续的像控点数据进行评估,就能完成定向工作。

2.2.5成果评价

为了保证测试结果的精准度,在无人机航空拍摄结果精度测量过程中,在测区内随机抽取50 个平高监测点对测量结果进行评价,并通过建立数字高程模型,进一步判断无人机测量结果。

结束语

在电力工程项目测量中,使用无人机航空摄影测量技术是非常必要的,本文通过实际案例的经验可以发现,无人机航空摄影的精准度更高,因此具有推广价值。从长远发展来看,未来的无人机航空摄影测量技术势必会得到进一步发展,因此该技术可以更好的满足电力工程项目勘测要求,具有技术推广价值。

参考文献:

[1]许辉熙,敬小东.基于无人机遥感和GIS技术的土地利用快速详查方法研究[J].测绘与空间地理信息,2013(9):33-35.

[2]赵筱榕,刘津.基于控制点影像数据库的国产卫星影像几何纠正[J].测绘通报,2013(8):44-47.

论文作者:付云龙

论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期

论文发表时间:2019/4/30

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