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        無人機(jī)航測在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用探究

        2020-03-06 01:30:26潘瀟
        工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2020年18期
        關(guān)鍵詞:測繪測量

        潘瀟

        (河北省地球物理勘查院,河北 廊坊065000)

        1 引言

        航空攝影作為一種先進(jìn)的測繪技術(shù)手段,在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)前,隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升,航空攝影測量技術(shù)得到了進(jìn)一步的完善和優(yōu)化,其不再局限于小比例尺地形圖的測繪工作,在一些大比例尺地形測繪中同樣應(yīng)用廣泛。而且相較于傳統(tǒng)的航測技術(shù),無人機(jī)航測的優(yōu)勢更大,實(shí)際作業(yè)中不需要考慮地形等自然因素的干擾,而且由于無人駕駛,不需要考慮人員安全問題,在實(shí)際應(yīng)用中具有極其理想的效果。

        2 無人機(jī)航測概述

        隨著無人機(jī)與數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的發(fā)展,基于無人機(jī)平臺的數(shù)字航攝技術(shù)已顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢,無人機(jī)與航空攝影測量相結(jié)合,使無人機(jī)數(shù)字低空遙感成為航空遙感領(lǐng)域的一個(gè)嶄新的發(fā)展方向:無人機(jī)航拍可廣泛應(yīng)用于國家重大工程建設(shè)、災(zāi)害應(yīng)急與處理、國土監(jiān)察、資源開發(fā)、新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)等方面,尤其在基礎(chǔ)測繪、數(shù)字城市建設(shè)和應(yīng)急救災(zāi)測繪數(shù)據(jù)獲取等方面具有廣闊前景[1]。

        3 無人機(jī)航測技術(shù)優(yōu)勢分析

        3.1 應(yīng)急反應(yīng)能力強(qiáng)

        在實(shí)際開展工程測繪時(shí),經(jīng)常會出現(xiàn)一些突發(fā)事件,特別是在大比例尺地形圖的測繪過程中,其本身難度很大,加之突發(fā)問題的出現(xiàn),使測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性大大降低。在面對測繪工作中突發(fā)事件時(shí),要求使用的測繪技術(shù)可以高效地進(jìn)行應(yīng)急處理。傳統(tǒng)的測繪技術(shù)由于受到多方面因素的制約,在實(shí)際測繪中的應(yīng)急反應(yīng)能力較差,無法滿足實(shí)際的測繪需求。而無人機(jī)航測技術(shù)由于其使用方便快捷,機(jī)體小巧,速度容易控制,到達(dá)現(xiàn)場之后能夠迅速展開工作,并且不間斷地跟蹤事件的發(fā)展,有利于指揮中心及時(shí)掌握事件態(tài)勢。

        3.2 適用范圍廣

        傳統(tǒng)的載人飛行器測量技術(shù)為了保證駕駛?cè)藛T的生命安全,往往無法深入一些復(fù)雜而特殊的地形中進(jìn)行作業(yè)。但是無人機(jī)航測技術(shù)由于是無人駕駛,相關(guān)工作人員只需要利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制便可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜區(qū)域的測繪工作,實(shí)際應(yīng)用和測量中不需要考慮人員安全問題,特別適用于一些復(fù)雜的地形測量工作中,不僅提升了測繪效率和質(zhì)量,而且有效避免了人員測繪傷亡問題。另外,對于一些特殊的地區(qū),由于全年云層較厚,所以,傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù)在數(shù)據(jù)采集方面受到了嚴(yán)重的限制,而且一些載人大飛行器測量時(shí),飛行高度大都控制在5 000m以上,這種情況會受到云層的干擾,導(dǎo)致測量精準(zhǔn)度降低。而無人機(jī)航測受到云層、氣候等條件的影響和干擾較小,實(shí)際應(yīng)用中可以有效提升測繪精準(zhǔn)度。

        3.3 時(shí)效性強(qiáng)

        進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取時(shí),以往的測繪技術(shù)在存在時(shí)效性差的問題,不僅無法確保數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性和全面性,而且需要消耗大量的人力和物力資源。而無人機(jī)航測技術(shù)可以有效避免這一問題的出現(xiàn),大大提升了數(shù)據(jù)采集的時(shí)效性,可以隨時(shí)隨地出發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,有效確保數(shù)據(jù)信息的及時(shí)性,為后續(xù)的規(guī)劃建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。

        3.4 綜合成本較低

        相較于傳統(tǒng)的飛行器測繪技術(shù),無人機(jī)航測雖然成本投入較高,但是綜合分析發(fā)現(xiàn),該技術(shù)的應(yīng)用年限較長,實(shí)際測繪中可以有效提升測繪效率,并且減少人工勞動力,縮短作業(yè)時(shí)間,可以在較短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造出更高的價(jià)值,因此,其綜合成本相對較低。

        4 無人機(jī)航測技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用

        4.1 照片的控制測量

        應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)進(jìn)行大比例尺地形圖測繪時(shí),其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是進(jìn)行像片的控制測量,目的在于將航測影像數(shù)據(jù)信息與全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS)采集的信息相結(jié)合,然后利用無人機(jī)航測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與地面測量數(shù)據(jù)的關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。此外,利用該技術(shù)進(jìn)行照片控制測量時(shí),需結(jié)合全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)和相關(guān)測繪技術(shù)對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的測量,其中對于一些現(xiàn)場控制點(diǎn)位的測量,必須進(jìn)行定位操作,而且一般需要將圖像控制點(diǎn)設(shè)置在具有明顯特征的位置,實(shí)際測繪時(shí)通常要畫出每一個(gè)控制點(diǎn)的點(diǎn)位,并突出它們的整體位置關(guān)系,以便于后續(xù)開展重復(fù)測量工作[2]。

        4.2 空中三角測量

        空中三角測量,是立體攝影測量中根據(jù)少量的野外控制點(diǎn),在室內(nèi)進(jìn)行控制點(diǎn)加密,求得加密點(diǎn)的高程和平面位置的測量方法,這是無人機(jī)航測中十分重要的環(huán)節(jié),同時(shí)也是大比例尺地形圖測繪中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在實(shí)際進(jìn)行空載數(shù)碼相機(jī)攝影拍照時(shí),無須人為進(jìn)行干擾和內(nèi)部設(shè)置,因?yàn)楹綔y系統(tǒng)會自動實(shí)現(xiàn)攝影和相關(guān)計(jì)算操作,大大減少了人工勞動力。在實(shí)際的空中三角測量過程中,相關(guān)人員只需要進(jìn)行連接點(diǎn)位的選擇,連接點(diǎn)位選擇后進(jìn)測量模型的連接,之后根據(jù)連接點(diǎn)位和圖像控制點(diǎn)在空中攝像機(jī)測量的位置進(jìn)行調(diào)試,以滿足攝像機(jī)對大比例尺地形圖的測繪要求,最終提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

        4.3 立體測量

        對于大比例尺地形圖測量工作,在完成上述作業(yè)后,需要對大比例尺地形圖的立體模型進(jìn)行測量。例如,輪廓線、邊線等位置。需要人工進(jìn)行上述數(shù)據(jù)的采集和獲取,即通過手繪的方式進(jìn)行輪廓線和邊線數(shù)據(jù)的收集,而且需要注意的是,對于一些無人機(jī)航測系統(tǒng)無法測量的位置,必須要做好標(biāo)記,以便于后續(xù)工作的進(jìn)行,確保提升大比例尺地形圖測繪完整性。

        4.4 現(xiàn)場補(bǔ)測

        利用無人機(jī)航測技術(shù)進(jìn)行大比例尺地形圖測繪時(shí),雖然可以提升測繪精準(zhǔn)度與效率,但是也存在一定的缺陷,即在測量某些地形特征時(shí),對于地形中一些結(jié)構(gòu)死角或相對隱蔽的位置難以測量,如此容易導(dǎo)致最終的測繪準(zhǔn)確性降低。為了有效提升測繪精準(zhǔn)度,需要在現(xiàn)場進(jìn)行補(bǔ)測。通常情況下,對無人機(jī)航測結(jié)果準(zhǔn)確性的分析和判斷,往往需要對測繪結(jié)果進(jìn)行對比,即將一小部分的測量結(jié)果與測量圖結(jié)果進(jìn)行比較,以此找出測量中存在的錯誤,并及時(shí)有效地進(jìn)行修正處理。而對于一些錯誤比較明顯的位置,要進(jìn)行現(xiàn)場的補(bǔ)測,在完成補(bǔ)測后進(jìn)行二次對比分析,目的在于找出測量誤差并進(jìn)行修正,從而有效提升測量的準(zhǔn)確性。

        5 結(jié)語

        綜上所述,無人機(jī)航測作為一種先進(jìn)的測繪技術(shù),在工程測繪中應(yīng)用十分廣泛,特別是對于大比例尺地形圖測繪,其可以有效提升測繪質(zhì)量和效率。相對比傳統(tǒng)的衛(wèi)星測量技術(shù),無人機(jī)航測技術(shù)具有諸多的優(yōu)勢,包括適用性廣、應(yīng)急能力強(qiáng)、成本低以及時(shí)效性強(qiáng)等,其通過無人飛行器設(shè)備配置高分辨率的數(shù)碼相機(jī),實(shí)現(xiàn)人工的遠(yuǎn)程操控測量,在對大比例尺地形圖測量時(shí)可以達(dá)到良好的測量效果。

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