无人机测绘技术在工程测量中的应用分析

伊雪松

河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院 河南 信阳 464000

引言

无人机测绘技术有着良好的适应性与便捷性,有效弥补了传统测绘技术的缺陷。想要保障其检测结果的准确性就要把握无人机航摄过程中的关键要点,使无人机航摄的效用得到最大程度的发挥。在不断的实践中,无人机测绘技术推动了测绘技术的全面创新,能够实时掌握地理动态和相关信息,不仅极大程度地提高了测绘工作的效率与质量,还成为经济社会信息化的主要手段,切实有效地促进了测绘行业在新时期下的稳步前行。

1 无人机航空测量技术应用优势

无人机,主要指一种无人驾驶的飞行器,在该技术中,融合了通信技术、全球定位技术、遥感技术等,在这些技术作用下,能够有效对地理环境、地貌、地形等进行测绘,同时,也可以进行有效的监测。无人机航摄系统的构成,是基于无人机对数码相机等传感器设备的搭载实现的,通过在作业区内部的航飞来获取相应的影像数据与POS数据,并配合对数据处理技术的应用,来获取相应的数字正射影像图、地形图、数字三维模型。低空无人机测绘技术与传统卫星遥感技术以及航空摄影技术相比,其在成本上的投入相对较小,也不会因为天气原因使其整体摄影结果受太大影响。综合而言,无人航摄技术具有以下优势。

1.1 数据收集与获取及时

无人机航空测量技术应用中,通过对无人机航空测量技术和先进摄影设备的结合运用,能够实现对无人机航空摄影和测量的性能质量完善,从而实现地形测绘所需的数据资料快速、准确的收集,为地形测绘中数据资料的准确与及时获取提供良好的支持。此外,利用无人机航空测量技术进行工程测量的数据资料获取后,还能够通过数字化图像对所收集信息进行综合分析,从而生成可视化的摄影图像,为工程测量工作开展提供有利的支持[1]。

1.2 具有较强的响应能力

无人机测绘技术在测绘工程测量中具有突出的优势,工作效率非常高。在当下社会经济不断发展进步的背景下,城市建设水平也在不断提高,建设项目越来越多,突发性紧急事件出现的几率也相应增加。在这种情况下,使用无人机测绘技术非常合适,可以在现场展开有效处理,同时能减少调查耗费的时间,保障在第一时间控制突发事件,尽量减少损失,降低不良影响。由于无人机航空测量技术在工程测量应用中,是通过无人机的低空飞行来实现航空摄影和测量分析,其在具体测量中受恶劣气候环境的影响相对较小,能够获取更加准确与全面的测量数据,并且对测量数据的良好响应能力进行支持。

2 无人机测绘技术在工程测量中的应用

2.1 测绘准备工作

无人机测绘之前需要做好的前期准备工作。其中飞行器准备工作要求配备足够数量的飞行电池。通常每块大疆精灵4RTK的电池正常飞行18～24min,而充电时间约为50min。具体每块电池的工作时间不仅与测区面积和形状、飞行高度、重叠率等有关,还与电池使用寿命及当时气温有关。测绘人员可根据需要携带多块电池和充电器,边用边充,以便航拍工作“无缝”连接,以提高作业效率。除此之外,还应考虑遥控器电池的使用时间,最好预备1块备用电池以便轮流充电使用。另外,测区范围应提前准备,建议采用相关地图软件制作的测区地标kml文件导入遥控器中使用,该方法比在遥控器界面中手绘测区范围更精确[2]。

2.2 控制点布设

首先,需保证像控点在整个测区内均匀分布,宜布设在航向及旁向6片或5片重叠范围内,并保证像控点在相邻相片中都清晰;其次,为提升航测的精度,需在航线的首尾航带及航带的首尾航片等位置布摄像控点,但不能太靠近影像边缘;三是像控点布设时尽量选择空旷地带的明显地物,且还需其在航摄像片上清晰,便于判刺和立体测量;四是遇到不规则测区时,需合理地均匀增加像控点,以保证航测精度;五是为了保证测得的坐标数据准确无误以及方便后期处理,需在现场对象控点位进行拍照存档并立马在航摄像片上进行判刺;六是像控点坐标测量完毕后需要专人对所有测量的像控点进行逐一检查,剔除不符合质量要求的像控点,并提出需重测的像控点点位。

2.3 数据测绘

无人机测绘主要通过自动化技术对数据进行采集,涉及到的信息内容数量庞大,数据信息质量也比较高,并且具备实时性,能够在实际应用过程中发挥更大的作用,展现更高的价值。无人机遥感技术可以针对实际需求的变化,对数据群组进行有效的分析,找到其中价值密度相对比较低的信息内容,第一时间将这些内容清除掉,这样可以使得整个数据群的使用价值得到进一步的提升。对杂乱无章的数据进行有效的分析,还可以找到这些数据信息之间存在的内在联系,重新组合排列其中的数据信息内容,加强数据的连贯性。

2.4 空中三角测量

采用无人机航空测量过程中,对像控点的测量与观察,多会利用三脚架并使其测量观察点正对中央,从而开展相应的测量和分析。其中,采用空中三角测量模式进行测量和分析,需要在测量工作开展前,明确无人机航测的工作流程进行,确定其测量目标和任务,从而选择合理的测量仪器与型号,并开展相应的资料收集、空域协调与机器调整等工作,在现场踏勘与航线设计、作业无人机检查等环节开展基础上,对其测量分析的流程完善性和规范性进行保障。采用空中三角测量技术进行测量计算中,需要采用PixelGrid高分辨率遥感影像一体化测图系统对其进行测量和计算进行有效支持,同时采用PAT-B光束法平差软件进行计算结果处理[3]。

2.5 航测结果加密

当完成所有测绘工作后,为防止测绘数据丢失或者其他情况,需要对航测结果进行加密。在这一过程中,可以使用到空间三角测量技术,对于控制点、数码影像较小的情况,较为适用于使用该项技术。采用空间三角测量技术,能够有效计算出矿山全部的影像外方位元素、加密点的地面坐标,而后,利用得出的数据信息,可以集成PATB光束法区域网平差软件,当中的在粗差检测、平差计算的功能发挥了一定作用,有助于提升无人机航测数据准确性。

3 无人机测绘技术在工程测量中具体应用

随着无人机技术的逐渐成熟,利用无人机完成一些人类难以完成的高难险和有毒有害工作成为可能。无人机可以进行植保、测绘、摄影、高压线缆和农林巡视,此外无人机在物流等领域也拥有广阔的应用空间。与有人驾驶飞机相比,无人机的优势在于更适合那些危险任务和精准航空工作。

3.1 城市规划测量中具体应用

随着当下我国城市建设的速度和水平不断提升,城市化建设的规模也在逐步拓展,城市建设项目的数量正在不断增加。然而,一部分城市建设过程存在一些严重的缺陷和漏洞,如建设缺乏合理性。这些问题出现的主要原因,就是城市规划设计人员进行设计的时候没有利用更多的数据信息作为参考。因此,设计人员在设计时需要恰当合理地应用无人机测绘技术,不仅能够获得更加精确的设计数据模型,而且能够建立相对应的城市数字模型。

3.2 地质环境的监测

地质环境的变化会造成公路、铁路等交通路线的破坏和山体滑坡、山洪灾害等重大灾害。而由于我国国土面积巨大,丘陵、山峰、岩洞、高原等各种地质环境错综复杂,根本无法对其进行全时段、全方位的监控,尤其是在地质环境发生变化时,会进一步加深环境的复杂程度,使人力无法及时有效地介入,阻碍了公路崩塌、山体滑坡等灾害的治理工作。无人机航测对于环境的高适应性与全天候可执行性,可以在地质环境变化的第一时间赶到现场,进行实时监测,并且可以获取到清晰度高、时效性强的现场地质环境影像,为地质环境问题的治理提供数据支持[4]。

3.3 在突发事件中的灵活应用

无人机测绘技术的应用极为灵活,彰显出极强的时效性,可以在第一时间内获取到一些突发事件的关键信息和重要数据,通过拍摄视频图像,协助制定解决方案。无人机测绘技术会将实项数据进行实时传递与共享,特别是在重大自然灾害发生时,可以为灾区救援与后续的重建等工作带来最有力的技术支持。例如,地震发生期间,工作人员需要收集震区的地面信息,而普通的遥感技术无法在第一时间掌握所需的信息,可能耽误救援时间,而使用无人机能够传送指定区域的地面情况,同时可进行实时监控。

3.4 自然资源保护的检测

矿山、森林等自然资源都是不可再生资源,这些自然资源的使用可以促进我国经济的发展。但是,在以往自然资源的开采中,由于管制比较松,经常会出现大面积破坏自然资源的现象,造成了很多开采事故,比如:水土流失、地表塌陷等。当时,我国的开采技术还不成熟,这种盲目的开采不仅给我国自然资源造成了不可磨灭的伤害,还浪费了许多自然资源,给如今自然的保护与管理提高了难度。如今,我国仍会不时产生一些小规模破坏自然资源的现象,单纯依靠人力管理与监督无法实现,因此,要通过无人机航测技术来检测自然资源,并对自然资源实施保护。

结束语

近几年,无人机行业进入了广阔的前行空间,相关技术应用愈发广泛,服务团队整体建设得以有效加强,促进了无人机在各行业的大力推广与应用。由于在一些相对比较恶劣的环境中,人工测量操作无法取得工作效果,即使测量人员完成测量,最终得到的数据也不精确,因为测量过程会受到恶劣条件的影响。为此,无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用,可以解决以往所遇的工作难题,出色地完成各种环境下的测量工作,扩大经济效益,使相关行业实现可持续发展。