无人机在地形测绘工程中的应用崔立水 张小鹏

发表时间:2020/7/3   来源:《科学与技术》2020年1月3期   作者:崔立水 张小鹏
[导读] 随着我国经济结构不断完善,促进了我国科学技术的创新

         摘要:随着我国经济结构不断完善,促进了我国科学技术的创新,在很多领域中开始应用无人机技术,使无人机技术水平不断提高。在地形测绘工程中,无人机技术主要结合航空摄影技术进行应用,以实现数字化地形测绘,充分发挥自身的价值,提高数据信息的准确性,为地形测绘实际工作提供有效数据支持。
         关键词:无人机;地形测绘;测绘工程;实际应用
         无人机技术是当前非常盛行的一种新兴技术,在当前的地形测量工作中应用无人机技术的效果也比较好。无人机系统是一种结合了无人机设备、地面保障控制系统以及摄影测量设备及控制系统的一种能够在无人机飞行中进行测量的技术系统。在测量测绘工作中运用无人机技术可以降低人工测量测绘的操作难度,增加数据采集量,为区域地形地貌信息收集提供技术保障。
         1无人机在地形测绘工程中的技术应用原理
         无人机测绘系统进行地形测绘时,首先使用地面航路设计应用软件设计出经济合理的飞行航路,准备无人机设备和数字航拍设备;接下来选择合适的天气,通过无人机航拍飞行控制软件操控配备有数字航测设备的无人机对测量区域内的地形地貌进行数据采集。然后,将无人机采集的测绘数据通过机载数据处理系统、地面信息处理系统进行有效分析,获得地形图所需的三维坐标信息,从而绘制成符合测绘标准的地图产品,完成测绘工作。
         2无人机技术应用于地形测绘过程的优势
         2.1测绘结果可以得到实时反馈
         无人机技术融合到地形测绘工作中时通常采用正射影像图拍摄技术,正射影像图具有非常高的分辨率,能够对测量测绘区域内的水利、道路以及地面附属物情况进行较高真实性的展示,为测绘工作后期内业成图的准确性、完整性及效果优化提供很好支持,并且无人机技术应用中能够对目标测量地形的全貌进行有效缩放,对于测绘工作的不同需求进行满足,其测绘效果也非常符合地形测量工作的要求。
         2.2测量测绘工作的结果具有较高精准度
         通常在无人机技术操作过程中,无人飞行器在低空飞行的过程中会搭载高清摄像设备,并利用GPS技术针对目标测量区域中的对象进行实地测绘,无人机的信息数据还要通过内业处理,提升误差控制效果及测绘精度,为后期地形测绘信息的综合利用提供基础条件。如果后期还需进一步提升测量测绘工作的分辨率,还可以利用无人机重复测量,测量效率较高,操作也非常简便快捷。
         3无人机在地形测绘工程中的应用
         3.1能获需要的各项相关数据资料
         (1)一般来说,数据获取是通过自动或手动方法进行的,有时需要将这两种方法结合起来,以确保测量工作的顺利开展和信息的有效反馈,从而提高所有相关数据的采集效率和质量。
         (2)完成所有数据采集后,为了进一步提高其准确性,有必要进行二次检查,以确保航摄信息的有效性和全面性。同时,在数据采集工作中,要不断更新和提高无人机的相机分辨率,从而提高无人机采集数据的准确性。
         (3)在使用无人采集测绘相关数据时,不仅要注意采集数据的检测,还要加强数据分析,以进一步保证数据的有效性和准确性,为提高测绘工作的效率和质量奠定坚实基础。
         3.2优化像控点测量流程
         在整个技术应用过程中,像控点布设活动是非常复杂的,其主要包括区域网布设和像控点测量。前者主要需要充分利用平高点技术,同时还要设置四条基线。如果对偏远地区进行测绘,至少应该设置六条基线,并且还要布设至少两条旁向跨度基线,切实保证整个测绘工作的精度。除此之外,当测绘区域呈现不规则特征时,则应该在区域网布设时,对其拐角区域额外布设平高点。后者则需要使用GPS定位、RTK技术等模块来实现整个工作。这个过程需要测绘人员灵活使用各种设备与工具,并使用网络系统来与GPS-RTK系统实现较好的联动,保证像控点测量的精准性与全面性。
         3.3空间三角测量
         一般来说,这项技术的应用主要是依托于空间三角模型,并结合测区实际情况合理布设加密点,完成后续的测量活动。在布设加密点的时候,通常要选择测量区域内比较突出的位置,同时还要专门标记各个加密点的距离。比如在比例尺为1:1000的时候,加密点距离表现在地图上应该控制在1mm以内。在对河道、山谷等区域进行测绘时,可以考虑提高航测节点的标准高度差,以保证测绘工作的稳定性。在完成加密点布设以后,就可以进行空间三角测量工作,具体的测量工作包含多项内容,主要有前期准备、定向确定、测量数据传输。在这个过程中,各测绘人员应该充分控制航测像素精度,并且还要根据实际情况来灵活调整精度控制水平。


         3.4补测操作应用
         采用无人机进行地形测量时,需要加强盲点测量的监测,在实际测量区域进行科学的布局。对于现有的测量死角,保证数据不会缺失,避免造成无法存储或者数据不准确等问题。发现缺失的数据后,必须迅速进行缺失数据位置测量。在实施地形工程测量时,无人机可以执行通用和集成测量。在测量数据缺失等情况下,可以有效地补充数据,以保证地形图的完整、质量和工作效率。同时,无人机可用于其他测量,避免人为因素的影响,根据预定义的参数和操作模式进行操作,从而为地形测绘提供质量保障。
         4无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的案例分析
         4.1工程概况分析
         受某房地产开发有限公司委托,该市城市规划勘测设计研究院承担了某北村1:1000的地形图测绘与修测工作。测量区域整体面积为2.5km2,平均海拔为10m。考虑到使用普通野外测绘方法比较困难,因此选择使用无人机测绘技术来完成这次测绘活动。
         4.2无人机航空摄影设计
         结合本项目的实际情况,选择使用成都纵横CW10无人机,搭载了Sony_A7RII万像素的相机,并在风速较小的中午进行航测活动。在航测活动开始之前,先进行航测路线的整体设计工作,测绘人员先针对测绘区域的实际情况进行全面分析,明确测绘区域的地貌特征,同时根据调研情况来划分飞行分区,完成航线图的设计。在具体设计航拍路线时,把飞行高度、航拍方向等各类信息清晰标注在图纸上,通过航测控制点的设计来完成航拍全覆盖工作。在这个过程中,测绘人员还进行了不同影像结合点的像控点布设,同时设置必要的检查点,并完成了无人机航空摄影技术的各项准备工作,保证了无人机测绘工作的顺利进行。
         4.3摄像区域测量控制
         通常,测绘人员先将待测区域划分为不同网区,同时在至少两条航线处布设平高控制点,并且像控点相距不能超过四条基线。在本项目中,主要使用了GPS-RTK技术完成像素点的控制,充分保证加密控制点的质量。而考虑到本次测绘区域的地形相对比较复杂,因此需要测绘人员测量高程控制点的平面坐标。除此之外,测绘人员还需要使用空间三角加密计算来保证地理信息的精准性。本次项目主要使用了华测公司的航测数据处理系统来实现空间三角测量加密工作,并且取得了较好的成效。
         4.4内业数据测绘与处理
         在本次测绘工作中,主要使用了Bentley的ContextCaptureCenter软件进行内业数据的综合处理。在具体处理过程中,贯彻“所见即所得”的整体方式,进行加密成果建模工作,同时完成了全要素的采集、匹配、模型编辑等工作,最终构建了数字高程模型DEM、正射影像图DOM。将无人机系统采集数据处理以后,所获得的数据能够在内业工作得到充分的应用,保证最终测绘活动的精准性。
         4.5外业测绘活动
         由于本次项目测绘地形相对比较复杂,因此使用无人机测绘活动很难达到预期的效果,还需要使用外业测绘活动作为补充。在本次项目中,测绘人员先根据回放DLG调取了野外全要素的调绘信息图,并明确需要补测和修测的区域。在完成这些预先处理活动以后,有针对性地开展外业测绘活动。在外业测绘修正的时候,仍然要以内业测图为主,仅仅针对存在疏漏和遗漏的地方进行地理信息更新,最终提高测绘数据信息的有效性。在完成外业测绘补测和修测活动以后,使用CASS7.0、清华三维EPS等类似软件,形成最终图形成果。
         4.6精度校核
         在经过外业测绘进行补测与修测工作以后,虽然形成了相对完整与全面的测绘成果,但还需要对最终测绘成果进行精度统计。在本次测绘工程中,不仅满足了允许的误差23cm,高程允许误差49cm。同时,各个数据信息还满足了国家相关规范的要求,保证最终测绘成果显示的信息内容跟实地实物有很好的对照性,并且测绘地形图中展示的内容清晰合理、测量信息齐全、成果可靠性强。
         5结语
         总之,在测绘地形图项目中使用无人机时,必须集成不同的技术。为了获得有效的地形图制图数据,并使用实时数据传输,可以通过空中飞行保证它们免受人为因素影响,以保证制图数据的准确性和有效性。空中测绘技术与卫星遥感的结合,进一步提高了地形测绘的质量和准确性,为无人机地形测绘工作的实施提供了有效保证。
         参考文献
         [1]徐江涛.浅析无人机在地形测绘工程中的应用[J].居舍,2019(29):193.
         [2]孙立强.无人机在地形测绘工程中的应用研究[J].住宅与房地产,2019(19):164.
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