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        無人機航空攝影測量技術(shù)在油氣長輸管道中的應(yīng)用與實踐

        2022-04-01 09:39:10黃樹鑫
        工程建設(shè)與設(shè)計 2022年4期
        關(guān)鍵詞:空三航空攝影長輸

        黃樹鑫

        (國家管網(wǎng)集團廣東省管網(wǎng)有限公司,廣州 510700)

        1 引言

        根據(jù)無人機航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用情況來看,其具有操作靈活性強、造價低、機動性強等特點,提高了測繪工作的經(jīng)濟性與實效性,目前在各類工程中應(yīng)用效果顯著。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高,傳統(tǒng)的測繪手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代油氣長輸管道建設(shè)的需要,將無人機航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用于油氣長輸管道中,可以為管道工程建設(shè)提供豐富的基礎(chǔ)測繪成果,對其后期施工具有重要作用。

        2 項目概況

        粵東天然氣主干管網(wǎng)華豐LNG 儲配站和華瀛LNG 接收站配套外輸管線項目起于潮州市饒平縣所城鎮(zhèn)所城首站,止于汕頭市澄海區(qū)蓮華鎮(zhèn)蓮華末站,途經(jīng)潮州、汕頭等2市3 縣,線路總長54.585 km,管徑為φ914 mm,設(shè)計壓力為9.2 MPa,設(shè)計輸量為80×108m3/a。全線設(shè)工藝站場3 座(所城首站、饒平分輸站、鐵鋪分輸站),線路截斷閥室2 座(監(jiān)控閥室)。管道沿線穿越水域大中型5 處,穿越鐵路2 處,穿越高速2 處,穿越國省縣道4 處[1]。

        3 無人機航空攝影測量技術(shù)在油氣長輸管道中的具體應(yīng)用

        在長輸管道工程中應(yīng)用無人機航空攝影測量技術(shù)時,工作人員需要從項目需求出發(fā),選擇合適的無人機設(shè)備,做好實地勘察與航線設(shè)計工作,對獲得的測量信息進行全面分析,以便得出準(zhǔn)確的測量結(jié)果,為管道工程后續(xù)施工提供依據(jù)。筆者根據(jù)自身工作經(jīng)驗,通過以下內(nèi)容對該技術(shù)的具體應(yīng)用進行詳細論述。

        3.1 無人機設(shè)備的選擇

        根據(jù)粵東天然氣主干管網(wǎng)華豐LNG 儲配站和華瀛LNG接收站配套外輸管線項目所處區(qū)域條件,考慮測量地形、環(huán)境等因素,本文采用一種具有多功能型航拍、影像實時回傳技術(shù)的大疆精靈4RTK 無人機。該無人機不僅能夠獲得高質(zhì)量航攝影片,還能對工程進行實時監(jiān)控,進而為其指揮調(diào)度提供依據(jù)[2]。

        3.2 實地勘察與航線設(shè)計

        3.2.1 實地勘察

        在應(yīng)用無人機正式開展航空攝影測量前,需對項目所在區(qū)域進行實地勘察,其主要勘察內(nèi)容為無人機起降地點環(huán)境,查看是否存在明顯障礙物,如高層建筑、架空線路等,查看是否存在深溝、大面積水域。以此保障無人機起飛、落地順利,避免對設(shè)備造成損壞,進而影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性,不利于后續(xù)工作開展。

        3.2.2 航線設(shè)計

        完成勘察工作后,需要結(jié)合項目實況設(shè)計航空攝影測量航線。在該項目中,航線設(shè)計圖如圖1 所示,總航線21 條,起飛相對高度150 m。

        圖1 航線設(shè)計圖

        3.3 航空攝影

        本次航空攝影開展順利,工作人員在執(zhí)行航飛任務(wù)過程中,2 個航攝架次嚴(yán)格按照設(shè)計航線進行,最終獲得585 張影像,面積約為0.7 km2,各測區(qū)邊均有重合部位。

        本次航空測量活動主要采用全野外布點與航線網(wǎng)結(jié)合方式開展,在按照航線設(shè)計圖開展航空測量工作時,盡量考慮不同區(qū)域間的重疊部位,以使相片控制點點位清晰,便于判別與立體量測,其控制精度指標(biāo)為平面誤差小于5 cm,高程誤差小于10 cm。

        3.4 數(shù)據(jù)處理

        本次測量活動數(shù)據(jù)處理軟件選擇大疆智圖,處理內(nèi)容包含空中三角測量以及DEM(數(shù)字高程模型)與DOM(數(shù)字正射影像圖)成果制作。

        3.4.1 空中三角測量

        在空中三角測量工作中,其主要內(nèi)容包含影像POS 數(shù)據(jù)添加、自動匹配與轉(zhuǎn)點、空三優(yōu)化等,具體情況如下。

        1)影像(POS)添加。如果是大疆系列無人機,只需要添加照片即可,POS數(shù)據(jù)不需要添加,軟件會自動識別照片POS 數(shù)據(jù),包括飛機姿態(tài)等一些參數(shù)信息??梢酝ㄟ^軟件查看影像POS 數(shù)據(jù),如圖2 所示。

        圖2 影像POS 數(shù)據(jù)

        2)影像自動匹配與轉(zhuǎn)點。在此環(huán)節(jié),工作人員需要注意合理設(shè)置執(zhí)行前參數(shù)(見圖3)。參數(shù)設(shè)置包括重建類型、建圖場景、重建清晰度、計算模式等。

        圖3 影像參數(shù)設(shè)置

        3)空三優(yōu)化,通過添加外業(yè)像控點數(shù)據(jù),一方面可以提高空三精度,另一方面參與空三解算,可以檢驗影像圖精度,并且可以對像控點進行坐標(biāo)系設(shè)置,選擇需要的坐標(biāo)系統(tǒng)。在優(yōu)化過程中,需要對控制點的點位、高程精度指標(biāo)進行掌握,若存在差值較大的已知點,工作人員需對相關(guān)高程信息、點位進行核驗。結(jié)合空三報告,確認是否滿足精度要求??杖齼?yōu)化圖如圖4 所示。

        圖4 空三優(yōu)化

        3.4.2 DEM 與DOM 成果制作

        有關(guān)DEM 制作是基于DSM 開展的,需要利用人機交互與自動濾波,在立體模型下,對測量區(qū)域中的DSM 格網(wǎng)點進行人工干預(yù)。其干預(yù)內(nèi)容主要為房屋、橋梁、植被等區(qū)域,工作人員需結(jié)合項目實況對相關(guān)調(diào)繪數(shù)據(jù)進行處理。DOM 制作需利用匹配的點云進行單片糾正,而后開展融合拼接處理工作。這一手段能夠防止出現(xiàn)較大接邊差以及影像片被物理拉伸的現(xiàn)象,進而保障DOM 影像的質(zhì)量。

        3.5 精度分析

        完成上述工作后,還需要對整個項目航空攝影測量精度進行分析,將監(jiān)測點均勻分布于整個測量區(qū)域。而后應(yīng)用GNSS RTK 采集測區(qū)地面檢測點,探究其測量精度,具體統(tǒng)計結(jié)果如表1 所示。

        表1 航空攝影測量精度統(tǒng)計結(jié)果

        4 應(yīng)用效果

        在具體實踐中,工作人員通過分析航空影像,能夠充分掌握工程不同管道間的焊口數(shù)量以及長度,與人工實測數(shù)據(jù)相比,誤差均在可接受范圍內(nèi),管道影像數(shù)據(jù)分析具體情況如圖5 所示。

        圖5 管道影像數(shù)據(jù)分析

        通過航空攝影測量成果可計算出焊口GDNGG3E-01-HHRP071-009-HN01-SB-LW 到GDNGG3E-01-HHRP072+2-010-HN01-SB-LW 之間有配重塊3 個,與測繪組和施工組核驗數(shù)量相同,管道影像長度分析如圖6 所示。

        圖6 管道影像長度分析

        通過航空攝影測量成果可計算出焊口GDNGG3E-01-HHRP072+1-004-HN01-SB-Y 到GDNG G3E-01-HHRP072+1-005-HN01-SB-Y 之間的管長為11.95 m,測繪組測量計算得到管長為11.87 m,誤差為8 cm,精度滿足要求[3]。

        5 結(jié)語

        綜上所述,當(dāng)前我國無人機航空攝影測量技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種類工程測繪項目中。對于長輸管道工程,由于工程量大、工期長等特點,傳統(tǒng)測量項目時效性不高,已不能滿足工程測繪要求?;诖?,將無人機航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用在該項目中能夠有效改善傳統(tǒng)測量工作中存在的不足。在此過程中,工作人員要從無人機設(shè)備的選擇入手,注意航線設(shè)計、數(shù)據(jù)處理等工作,嚴(yán)格把控各測量環(huán)節(jié),以便提高測量精度,保障長輸管道無人機航空攝影測量工作取得良好效果,為管道工程后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。

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