无人机遥感在测绘测量中的应用研究论文_聂卫东

无人机遥感在测绘测量中的应用研究论文_聂卫东

新疆地质矿产勘查开发局第六地质大队 新疆哈密 839000

摘要:随着经济水平的提升,现今人们对工程质量的要求也不断提高,推动着其工程测绘工作进行改进与革新,促使其运用更加有效的技术不断提高测绘的精准性和全面性,从而为开展进一步的工作奠定科学基础。而无人机遥感测绘技术是一种先进的航测技术,也是一种遥感科学,其中涉及许多方面的知识内容,对工程测绘工作效率的提升具有重要的现实意义。因此,其在开展工程测绘工作时,还应合理运用该遥感技术提升测绘效率和质量。

关键词:无人机遥感;测绘测量;应用

1 无人机遥感系统概述

无人机 遥感技 术,是综合无人机技术、遥感技术、遥测遥控技术、GPS差分定位技术,依托遥感航测系统,实现智能化快速获取植被、土壤、山地、河流、海洋、城镇等地理要素的遥感信息,并完成遥感数据处理、建模分析的应用技术。目前,该技术已在土地监察、气象观测、海事测绘、环境保护、治安监控和应急救险等领域得到广泛应用。无人机遥感航测系统由地面部分、空中部分和数据后处理部分组成。其中地面部分包括航线规划子系统、无人机地面控制子系统以及数据接收显示子系统,主要功能是规划无人机飞行路径,以及对无人机的实时控制与飞行数据的实时接收。空中部分包括传感器子系统、空中控制子系统、无人机平台,主要功能是:与地面控制子系统通讯以及获取遥感数据。数据后处理部分主要是对采集的遥感影像数据进行几何和辐射校正以及建模分析。

2 无人机遥感技术的应用现状与优势

无人机遥感技术主要是借助无线电设备对其飞行器进行控制,进而快速获取相关数据信息。它是由数据处理系统、GPS导航定位系统等共同构成的,发展至今,其应用范围也逐渐广泛。事实上,无人遥感技术在我国应用的时间并不长,但随着我国经济和科技的快速发展,该项技术的已取得了巨大的成就,并且带动了无人机产业的发展,不仅为地质测量工作提供了良好的技术支持,还进一步推动了我国经济和科技的发展。这种技术具有极好的应用优势,由于无需由人员进行驾驶,能够减少许多设备的投入使用,降低机体重量的同时,可以降低成本。加之无人机遥感技术是由多种系统构成的,能够在具体的测绘工作中快速获取和处理相关数据信息等,使其具有快速灵活、监测范围广、分辨率高、数据采集和处理速度快等优势。

3 无人机低空遥感影像特点分析

3.1 机动方便灵活

在目前的测绘工作中,低空无人机凭借其本身快速响应的能力,就可以提供支撑条件服务遥感测绘。另外,因为低空无人机拥有设备轻便、越野能力强以及运输灵活的特点,再加上其本身对于场地没有太高的要求,并且安装、调试以及起飞等都很简单,所以应用也非常广泛。尤其是针对起降条件差、高山以及地形复杂的区域,大飞机航空摄影难以满足要求,这时就可以利用低空无人机,获取高清晰的数据资料,最终满足测绘实效性的目标,要求,同时也能够提供服务保障方面的支持。

3.2 运行成本低

低空无人机航摄遥感数据,不但拥有卫星影像数据的价值,同时也能满足大飞机航空摄影快速采集的诸多优势。低空无人机不需要专用的停机场,也不需要专业的驾驶班组,其飞行作业方便快捷,并且拥有极高的自动处理技术,确保在最短的时间内完成航摄数据的预处理,满足数据的精加工以及快速输出,不但可以缩短工期,同时其整体花费的成本也非常低廉。

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4 无人机遥感在测绘测量中的具体应用

本工程某一河道闸址选点为研究区域,该河道为T字形,测量范围为沿河岸200 m内,测区面积大概为0.6 km2。测区内地势平坦,居民地沿河岸两边密集分布。选择使用无人机系统为武汉智能鸟公司生产的KC1600电动型固定翼无人机,搭载SONY A7R相机。KC1600电动型固定翼无人机技术参数,见表1。由于本次无人机遥感测量中,存在振动颠簸情况,对相机的镜头和机身进行了针对性加固,确保机身与镜头的位置固定不变,且为了确保本次测量精度,在进行测量作业之前,请相关的专业人士对本次使用的无量测相机进行了全面的校验,更好确保测绘测量效果。

4.1 城市征迁拆违国土规划测量

GNSS RTK测绘法和全站仪测绘法所需的人力物力都比较多,对一些建筑密集的地带无法精确测量;随无人机低空航摄技术的发展,以其低成本、易操作的优势,广泛应用于国土规划执法测绘。以某市的城建推进办的某项违规建筑检查为例,共涉及15个村庄,分4次进行检测。在这一过程中,首先利用数字线画图进行比对。这一环节中需要先进行数字化的地形图测量,投入的测量小组有3个,共9人测量。每测量一个村庄大约需要两天时间,共需一个月进行首次测量。随后用数字线画图的方式进行比对,每次的比对工作需要安排3个小组,6人进行操作,这样每个工作组按每天巡测一个村庄计算,共需要5天完成。其次,利用卫片进行比对。该市利用最新的高分辨率的卫片进行征迁拆违工作,虽然分辨率在0.5米以内,但与航空相片相比,分辨率非常低,只适合地面的小范围测量和调查。卫片往往不具备立体观测的效能,对于加盖情况无法做出具体判断。最后,采用无人机航拍影像进行比对。无人机的架次每次可以拍摄到6平方千米,每天可进行3个架次的拍摄,在天气适应的条件下,基本上2天就可以完成拍摄任务。

4.2 空中三角测量

空中三角测量是无人机遥感测绘测量的关键环节之一。在本次测绘测量中,选择使用了武大SVS无人机处理软件。使用该软件的主要优势是其总体的自动化程度比较高,在进行数据处理的过程中,仅仅对原始影像、控制点文件、相机参数文件、POS数据等准确即可。因为本次无人机遥感的航线是T形,为了后续进行数据处理的便捷性,设置东西2条航线作为本次构架航线,并使用POS数据构建出航带,实现对连接点的自动匹配,并将粗差点自动挑选出来。整个过程中还需要对侧区范围内连接点的分布情况进行检查,确保其分布均匀性,这对于保证测量连接强度是非常关键的。经过了平差计算之后,检查点精度与基本定向点精度。

4.3 标定场场控制点布设

目前室外标定场的控制点采集方法主要有下面几种:地面布标,全野外量测,空中三角测量加密,地图选点,几种方法从前到后精度是逐渐降低的。在地面布标进行控制点采集,虽然这种方法精度最高,但是因为野外布标采集的工作量极大,不经济划算,所以本文不考虑。而空中三角测量加密和地图选点这两种方法虽然工作量少,费用低,但采集的控制点精度又较低。而全野外测量相对于其他几种方法来说,其控制点精度要优于后两者,且工作量和费用也都较为合理,因此,本文采用全野外的测量方法进行控制点的布设,建设室外三维相机标定场。根据现有的无人机低空摄影测量控制点布设规范,并结合当前的测绘需求,无人航摄所获取的影像数据的比例尺大部分1:500到1:5000,因此所需要的精度应为5cm到50cm。鉴于地面标定场的控制点精度一般应优于影像地面分辨率的1/3,高程应优于影像地面分辨率的1/6,则地面标定场的控制点精度应优于1.6cm~16cm,因此设定平面和高程控制点精度优于为1cm。

结束语:综上分析,将无人机遥感应用到测绘测量中可取得较好的测量测绘效果。因此,在进行测绘测量的过程中,测量技术人员必须认识到无人机遥感的优势所在,结合自身测量测绘工作需求,全面准确把控无人机遥感技术使用要点,全面增强测绘测量工作效果。

参考文献:

[1] 赵永明. 无人机航摄系统在长距离输油(气)管道测量中的应用探讨[J].矿山测量,2011,(1):12-15,26,4.

论文作者:聂卫东

论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期

论文发表时间:2018/5/31

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