测绘工程测量中无人机技术的应用

测绘工程测量中无人机技术的应用

摘要:我国社会经济发展水平的提高对工程的建设施工影响非常大,更多的先进技术逐渐地被应用到测绘工程的测量工作中。其中,无人机技术就属于重要的一种,这一技术的应用解决了很多测量工作中的难题,可以有效提高测量的准确性与及时性,为我国测绘工程的发展奠定良好的基础。文章主要对无人机与其在测绘工程中的应用优势进行分析,结合具体的应用阐述了无人机技术的实际使用情况。

关键词:测绘工程;测量工作;无人机;大比例测图

随着我国社会经济与城市化建设进程的加快,目前地表的形态发生了很大的变化,这些变化对国家的建设起到重要的影响。基于此,需要及时掌握与分析地表的地理空间数据信息,从而实现有效的测绘工作。在测绘工程的测量应用技术中,无人机逐渐被广泛使用,这一技术可以实现对地表物质与地貌空间的实际情况作出动态的实时监测,从而受到测绘工作人员的高度重视。这一技术主要是依靠飞行平台作为载体,通过机载遥感设备与对应的地面辅助工具完成测量工作。另外,在使用的过程中还要结合多种技术,例如无人驾驶飞行技术、摄影测量技术与遥测遥控技术等。无人机技术的使用可以大量减少工作人员的工作量,还可以提高测绘工作的工作效率与质量,确保测绘数据的真实、准确。传统的地形图测量主要用全站仪、GPS-RTK等常规测量仪器来完成,其具有劳动强度大、效率低下、作业时间长及成本高等的缺点。

1测绘工程测量中使用无人机技术的优势

当前,光伏发电地形图测量相关的地理信息数据获取是传统的测绘方法来实现的。传统的方法受以下几个方面的制约,每个地形特征点和地物点都需要测绘人员通过逐点采集信息来获取数据,外业工作量大、劳动强度高、外业测绘周期长、代价高昂、工作任务十分繁重,部分危险测区测绘人员难以进行现场测量等。无人机的优势:(1)机动性较强。(2)影像分辨率高。(3)具有较好的经济性,飞机购买价格低廉,使用费用也很低,且不需要载人升空,用户的安全压力大幅减小。(4)测量周期短。(5)操作简单方便。近年来,随着无人机航空摄影技术的迅速发展,无人机在我国的航测领域受到越来越多的欢迎,已广泛应用于应急测绘、国土资源、林业、农业等众多领域,在新能源领域应用也越来越广泛。

2无人机航测主要工作流程

无人机航测工作流程图如图1所示。

3无人机影像数据处理关键技术

(1)提高航向重叠度和旁向重叠度,无人机本身重量较轻,易受风向影响,导致飞行空中飞行姿态不稳定,航线不稳定,航线曲度大,相片旋偏角较大,影像重叠度极度不规则。(2)进行相机检校和标定,所搭载的相机为非专业量测相机,影像像幅较小,且镜头畸变较大。(3)人为增加地面相片控制点,普通无人机POS系统定位定姿精度较差,不能满足无人机测量的精度要求。(4)无人机基高比较小,无人机获取的影像航向和旁向重叠度大,摄影基线短,而摄影基线越短,所成的交会角就会小,极大程度地影响了测图的高程精度,如果仍然按传统方法用相邻影像构成立体相对,高程精度就很不准确。一般处理办法是通过隔片构成立体相对,通过增加基线长度和增大前方交会角的方式,提高DEM精度。(5)航摄相片偏角大,当无人机在空中进行飞行作业时,其本身质量小、受风等自然等因素影响较大,导致飞行空中飞行姿态不稳定,导致获取的影像存在较大的畸变差,并且相邻影像的亮度、对比度的差距也较大,减少了同名像点匹配的数量和精度。

4工程应用实例

4.1测区概况

本次试验工程为某光伏电厂50MWp地形图测绘工程,测区面积为2km2,平均海拔约1500m,高差不超过300m。

4.2试验目的

本次试验项目利用大疆无人机飞行,航高400m,飞行10个架次,测区照片共1200张,相片大小为7360×4912像素。无人机获取数据,布置少量的外业像控点,实现1∶2000比例尺航测立体成图,以及高精度DSM、DOM数据的快速获取。

4.3数据获取

天宝RNSS5000做好外业控制,GPS-RTK布设像控点,大疆无人机采集相片据数据。

4.4成果精度评价

成果精度评价

5结束语

(1)根基实验结果验证,在地形高差变化不大的测区设置相对航高120m生成的数据稳定可靠,常规仪器实测数据相对比,可以满足1∶2000地形图测量的精度要求。(2)根基实验结果验证对于相同航高,采用12~68个相控点进行空三计算,高程精度变化不大,若采用6个或6个以下相控点进行空三计算,结果高程精度较差。基于此,本项目推荐使用12个相控点。(3)通过实验对控制点误差椭圆进行分析,发现控制点布设位置对精度的影响较大,因而在野外布设相控点时,应布设在地形特征点上,且在地形变化较大时进行加密布设。(4)绝大多数地物点都能在航摄相片中准确判读,但电杆和散坟无法再航摄影响中准确判读,因此建议电杆和散坟用常规全站仪或GPS-RTK进行野外实测。(5)在植物稀少的地方、地形特征变化趋势不明显的地方采用低空无人机摄影测量进行大比例尺测图工作,测绘成果可靠,能较大地节省时间,提高工作效率。(6)当采取适当的航摄高度和航向和旁向重叠度时,所获取的数字高程模型和航摄影像精度均能满足大比例尺测图的需要。

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作者:王得洪 单位:中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司