山東省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì) 山東 濟(jì)寧 272000

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,促使測(cè)繪工作的專業(yè)性及技術(shù)水平明顯提升,其中具有代表性的是對(duì)低空無(wú)人機(jī)數(shù)碼航攝技術(shù)的應(yīng)用。低空無(wú)人機(jī)數(shù)碼航攝具有靈活性、無(wú)須專用機(jī)場(chǎng)、運(yùn)輸便捷等特點(diǎn),能夠在測(cè)量困難、突發(fā)自然災(zāi)害、小塊區(qū)域等嚴(yán)峻環(huán)境下作業(yè)。下文將應(yīng)用無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)測(cè)繪1∶1000、1∶2000地形圖為案例,對(duì)無(wú)人機(jī)航攝測(cè)繪地形圖的精度進(jìn)行探究。

1 無(wú)人機(jī)低空攝影系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)低空攝影系統(tǒng)以無(wú)人機(jī)為飛行平臺(tái),通過(guò)飛行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的固定航線飛行,并拍攝高分辨率遙感影像,從而快速獲取目標(biāo)區(qū)域基礎(chǔ)遙感信息數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)由飛行控制系統(tǒng);地面站系統(tǒng);航拍系統(tǒng)等部分組成,獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)后期內(nèi)業(yè)處理生成各類直觀影像和模型。其中,飛行控制系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)攝影系統(tǒng)的飛行控制核心,它能夠接受地面發(fā)射的控制信息,使無(wú)人機(jī)按照預(yù)定航線;速度;高程進(jìn)行自動(dòng)飛行及返航,該系統(tǒng)通過(guò)GPS定位無(wú)人機(jī)坐標(biāo)位置,實(shí)時(shí)計(jì)算無(wú)人機(jī)的飛行速度,高度等信息。地面站系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)向無(wú)人機(jī)發(fā)送信號(hào)控制其飛行航線、速度、高程等。能夠顯示無(wú)人機(jī)飛行區(qū)域的電子地圖飛行航線、參數(shù)、無(wú)人機(jī)姿態(tài)等信息、達(dá)到監(jiān)視飛行狀態(tài)的目的。航拍系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要,搭載各類傳感器(如普通數(shù)碼相機(jī)、紅外多光譜相機(jī)等)以及穩(wěn)定云臺(tái),實(shí)現(xiàn)多精度、多角度實(shí)時(shí)遙感數(shù)據(jù)采集。

2 無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)是通過(guò)無(wú)線電遙控設(shè)備或機(jī)載計(jì)算機(jī)程序控系統(tǒng)進(jìn)行操控的不載人的固定翼或旋轉(zhuǎn)翼飛行器,是繼衛(wèi)星遙感、大飛機(jī)遙感之后新興起來(lái)的一項(xiàng)新型航空遙感技術(shù),它的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面:(1)運(yùn)輸方便。無(wú)人機(jī)的機(jī)翼與機(jī)身采用的分體式結(jié)構(gòu),安裝快捷,拆卸靈活,只需裝載于一般運(yùn)輸車輛中,方便在各地各項(xiàng)目之間轉(zhuǎn)運(yùn)。(2)操作便捷?？刹捎没芗皬椛淦痫w,降落受場(chǎng)地限制較小,在樓頂、公路或草地等開(kāi)闊區(qū)域均可起降,無(wú)需租用機(jī)場(chǎng)起降和協(xié)調(diào)等一系列繁瑣工作。(3)可以獲取高精度正射影像圖。能夠拍攝出大比例尺高分辨率的正射影像圖,能夠清晰直觀地反應(yīng)土地整治項(xiàng)目區(qū)域的田埂、道路、溝渠等地形地貌。(4)工作效率高。無(wú)人機(jī)航攝相比大飛機(jī)而言,對(duì)天氣的要求相對(duì)較低,能低空作業(yè)和云下攝影,尤其是發(fā)生突發(fā)事件時(shí),能夠優(yōu)于有人駕駛飛機(jī)不宜執(zhí)行的工作任務(wù)。

3 無(wú)人機(jī)航攝測(cè)量技術(shù)在某工程的應(yīng)用

近年來(lái),石嘴山地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,增加了各項(xiàng)非農(nóng)建設(shè)的占地項(xiàng)目,出現(xiàn)了耕地?cái)?shù)量逐漸減少和糧食安全保障等亟待解決的問(wèn)題。本文列舉惠農(nóng)三站項(xiàng)目為實(shí)例,概述無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)的具體情況。明確勘測(cè)區(qū)域范圍:該項(xiàng)工作由作業(yè)人員到項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏查,并在項(xiàng)目區(qū)界址線進(jìn)行代表性界址點(diǎn)的選取,通過(guò)利用手持形式的GPS對(duì)其經(jīng)度和緯度進(jìn)行實(shí)地測(cè)量,將測(cè)量結(jié)果在谷歌地球上體現(xiàn),作業(yè)范圍以此為基準(zhǔn)。因項(xiàng)目工程中,單體項(xiàng)目規(guī)模較小(>150hm2),測(cè)區(qū)僅為一個(gè)項(xiàng)目,給控制工作造成了一定難度,并缺乏經(jīng)濟(jì)性。所以,把比鄰的項(xiàng)目合并形成一個(gè)測(cè)區(qū),僅需一個(gè)架次就可完成勘測(cè),并分測(cè)區(qū)進(jìn)行航攝參數(shù)設(shè)計(jì)。航片的拍攝與制作:通過(guò)利用型號(hào)為UV-Ⅱ的無(wú)人機(jī),型號(hào)為NikonD800的相機(jī)完成航拍任務(wù),2016年4月為航攝的具體實(shí)踐,f=35mm為其航攝焦距,設(shè)計(jì)的具體航帶 。

像幅為4912×7360(36.0mm×24.0mm)像素;航線間距為160m;航行的速度為130km/h;以大于4.8°為飛行過(guò)程中控制像片發(fā)生的傾斜角度;以大于8°為旋偏角度;航線彎曲程度不超過(guò)4%;同航線高差之間的差值不超過(guò)25m;像片發(fā)生移位的差值不超過(guò)25m。影響的顏色較為均勻且清晰度良好,成像色彩中不存在劃痕與云影的現(xiàn)象,層次感較強(qiáng),畫(huà)面反差較小,準(zhǔn)確的像元分辨率值為6.51μm。通過(guò)刻錄硬盤(pán)的方式記錄照片的數(shù)據(jù)信息,并保證曝光點(diǎn)數(shù)的序號(hào)和像片號(hào)的文件名呈對(duì)應(yīng)的關(guān)系。最后,提交航攝資料的詳細(xì)清單,該清單中包括航攝的準(zhǔn)確日期、航線代號(hào)、測(cè)區(qū)代號(hào)、機(jī)組代號(hào)、相機(jī)鑒定的參數(shù)、起止片號(hào)信息以及總片數(shù)量。測(cè)量像控點(diǎn)與控制點(diǎn):通過(guò)對(duì)實(shí)地情況進(jìn)行分析,向項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)設(shè)置8個(gè)E級(jí)別的控制點(diǎn),盡量選擇較固定的位置進(jìn)行GPS控制點(diǎn)的設(shè)定,以符合高程實(shí)測(cè)、空測(cè)量以及成功檢驗(yàn)要求的標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下,將普通的混凝土標(biāo)石埋設(shè)在GPS控制點(diǎn)處,標(biāo)石主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土的方式完成,底面規(guī)格為50cm×50cm,頂面規(guī)格30cm×30cm,高度為50cm,將GPS的鋼釘埋設(shè)在標(biāo)石頂部,并在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記GPS的具體控制點(diǎn)。將精度為6mm+3pm的雙頻GPS的接收機(jī)作為GPS控制的觀測(cè)儀器,安置天線時(shí),選擇光學(xué)對(duì)中器(對(duì)中精度不超過(guò)0.45mm)和三腳架。以上工作在作業(yè)開(kāi)始之前配置各種儀器的參數(shù),利用靜態(tài)定位的模式完成控制測(cè)量工作,點(diǎn)觀測(cè)時(shí)間則通過(guò)GPS雙頻接收機(jī)輔助完成,其同步的時(shí)間不得少于2.5h。完成觀測(cè)作業(yè)的程序后,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的預(yù)處理和傳輸工作。

結(jié)語(yǔ)

隨著測(cè)量技術(shù)的飛速發(fā)展,無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)的精度指標(biāo)能夠滿足土地整治項(xiàng)目活動(dòng)中測(cè)量及規(guī)劃設(shè)計(jì)的需要,筆者以項(xiàng)目為研究對(duì)象,總結(jié)分析無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)在土地整治項(xiàng)目測(cè)量及規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)和做法?？梢岳脽o(wú)人機(jī)航攝的靈活機(jī)動(dòng)性來(lái)幫助工作人員提高土地整治項(xiàng)目的準(zhǔn)確性,同時(shí)又能縮短測(cè)量和規(guī)劃設(shè)計(jì)的作業(yè)工期,為土地整治項(xiàng)目起到至關(guān)重要的意義。