基于无人机航测在水利工程测量中的有效应用探析论文_朱宇航,吕卓瑞,李娴,舒珅珅,章蓓茹

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摘要:伴随着无人机技术发展速度的越来越快,此种技术在各行各业中已经获得了广泛的应用。其中无人机航测技术在测量水利工程中取得了较高的成效,本文在此基础上进行了进一步探索,就无人机航测技术的概念,分析无人机航测技术在测量水利工程中的具体应用,并对无人机航测技术应用中存在的一系列问题,旨在为业界的发展提供参考。

关键词:无人机航测 水利工程 测量技术

现阶段,在实际的水利工程测量过程中,使用无人机航测技术具有显著的优势,由于应用此种技术成本较低,并且操作非常简单,在测绘水利工程局部发挥明显的效用。

1.无人机航测技术概述

近年来,无人机航测技术已获得了飞速的发展速度,并且此种技术相较以往测量水利工程的技术更具显著的优势,可促使水利工程的测量效率进一步提升。同时应用无人机航测技术不会产生较高的成本,操作很简单,所以,水利工程测量中正在广泛的使用无人机航测技术,本文着重对目前无人机技术的航拍设计及其处理采集的数据深入分析,促使无人机航测技术工作效果的最大化提升。

2.水利工程测量中无人机航测技术的具体应用

无人机航测技术在实际测量水利工程的同时,需依据测量对象的具体状况及其分辨要求,充分规划好无人机的航拍位置、航拍时间、飞行路线,确保无人机达到优质化的拍摄效果,具体工作流程如图所示。

图1无人机航测摄像上作流程图

2.1无人机航拍外业测绘

无人机航测技术在实际测量水利工程的过程中,通常都以外业航拍为主,具体内容有三个流程,即飞行作业、布设像控点、计划航摄路线。在布设像控点的流程中,以测量某水库工程为例,水库工程的地理位置处于较为崎岖的沟道,时常还会被植被遮住,这样定会增加人工测图工作的难度,所以,选用无人机航测技术,选定地形测绘图的比例尺寸1:1000。无人机定位体系目前通常都会选用以单位为定点的定位方式,此种定点方式不会产生精准的测算数据,新的无人机中已然产生新型差分定位,在此基础上可促使布设数量进一步降低,有效地提高后续的工作效果。此次重点选用单点定位方式,首先,选定测绘区域的范围,间隔300米进行一个像控点的布设,若是较为崎岖的地形,需要进行设计一个十字型标志,通常宽度设置在10厘米,以便于分辨出地面上的5cm照片,这样测量项目才能更具合理性。在进行规划航线的同时,通过对相机参数、比例尺寸、地区信息、高度比例等方面的设置,将飞行路线的适度重叠进行合理地设计。选用35毫米定焦镜头的无人机,以手动为定焦,快门的时速设定为千分之一,这样拍摄精准度才能获得提高。以此次航测为例,其飞行地面的高度约为370米,通过准确的计算设计地面的分辨力为5.36厘米,航向重叠率设置为75%,旁向重叠率设置为60%。此次航线每秒以8米的时速飞行,通过规划软件在飞行中导入,实施具体的规划。在设置飞行作业方面,应用较为灵活的无人机起降点,通常在选取拍摄的时候需选择应用广阔的地面,通过无人机航摄,促进无人机操控与追踪定位获得相应的保障,更加安全的检测与控制。在实践操作的过程中,操作者需要对主动巡航模式重点应用,在视距以外选用飞行阶段,并对无人机飞行的高度着重检测,在完成航拍的过程中,可以确保其降落的安全性,降低因气流引起的失速,同时还要对照片质量能否满足无人机质量方面的需求给予重视。

2.2无人机航测内业测绘

2.2.1无人机航拍飞行任务完成后,下一项工作环节就是将收集的数据进行导出,可以通过直接将这些数据从内存卡拷贝出来的方法,但相关数据必须经过处理之后才能进行应用,由于这些数据包含的信息众多,主要需要将航摄范围信息、偏旋角度、航向旁向倾角等相关信息分离出来。后续通过专业的软件处理航摄位置与影像数据,具体对数据当中航拍位置、航拍时间、航向倾角、旁向倾角等数据进行处理,之后比较并整合所收集的影像数据,构建相应的缩略地理图像图,以此方便控制点的设计布局,以此将相应的图像进行标记,在完成这些数据的处理之后将其储存。

2.2.2在数据解算阶段的数据解算,具体流程涵盖新建项目-控制点的添加-处理数据-导出数据四个流程。首先,在DATMatrix软件中将测绘数据进行导入,之后构建适当地位置坐标,让测绘图像数据和POS数据相匹配,运用计算机技术进行计算算出优化的匹配数据。控制点需应用编辑器,应该将布局数据与相关文件在编辑器中导入,以此将空中区域进行合理地标记。在处理数据方面应选取局部处理体系全面精确地处理这些数据。将控制点图像位置进行适当地调整,再次对局部进行处理,直至处理控制点的精准度达到相应的数值,可通过对数据的检查进行处理。

2.2.3二十世纪末期,提出一种单历元解算方案。此种算法的中心思想为:首先,观测人员需要通过对当下具备的技术进行应用,对GPS点近似坐标进行强化确定,意外定位误差需保持在±2米以内;其次,在实际基础卫星星座的过程中,通常需选用最小PODP值、几何形态最佳的四颗卫星,运用双差分方程对坐标实施计算;再次,依据上述对坐标的计算将所有模糊卫星的函数值计算出来,然后筛选,建立新型模糊的搜索空间;最后,在构建模型搜索空间的过程中,选用双差分方程与最小二乘评测方式将残差的平方和进行计算,然后通过F对模糊度进行确定检测。

3.水利工程测量应用无人机航测存在不足

无人机航测技术当前用于测量水利工程整体上具有良好地发展状况,促使水利工程的测量效果大大地提升,然而其中仍存在诸多不足,主要造成因素有两方面,一方面,通常水利工程处于复杂的环境中,另一方面,无人机航测技术自身具有一定的缺陷。

3.1无法顺应复杂的环境

空旷区域作为无人机巡检的最佳环境,而并非复杂的地势条件。因为,水利工程一般都处于较为复杂的地势环境中,飞行器虽能躲避障碍,但若是过于密集的障碍物,极易造成测量不准确、无人机坠落毁坏等问题。同时无人机航摄工作效果难以提升,所以,加强解决此类问题作为大部分水利工程测量急需解决共同面对的问题。

另一方面,因为水利工程处于恶劣的地理环境中,致使飞行器在接受信息与发送信息方面存在一定的不明确因素,这样极易造成飞行器的故障现象,甚至于发生坠机等问题,要想确保飞行器在恶劣地理环境中的稳定性,也作为业界共同面对急需解决的难题。

3.2不明影响因素

无人机航测技术在进行测量水利工程的过程中,还会遭受外界与自身不良因素的侵扰,其中明显且严重的问题就是其他不明确因素造成的侵扰,如无人机飞行中突遇飞行鸟类的袭击、电磁场的干扰等,这样极易出现意外事故。

另一方面,无人机飞行技术的发展当前虽已经成熟,但因无人机电力续航不足问题也是制约其发展的主要问题,若是能够将此类问题解决合理地进行解决,那么无人机航测技术定能获得宽泛的使用空间。

结束语

总而言之,无人机航测技术在测量水利工程中已获得了广泛的发展空间,其为测量水利工程做出了很大的贡献,但在具体开展测量工作的同时,诸多参数的设定需要将现场环境相结合后才能进行调试,另一方面无人机航测技术在实际测量水利工程中仍具有一些业内共同面对且急需解决的难题,唯有合理地解决这些问题才能为无人机航测技术的持续发展提供保障,进而更好地服务于水利工程。

参考文献

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论文作者:朱宇航,吕卓瑞,李娴,舒珅珅,章蓓茹

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期

论文发表时间:2019/7/11

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基于无人机航测在水利工程测量中的有效应用探析论文_朱宇航,吕卓瑞,李娴,舒珅珅,章蓓茹
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