山東省煤田地質(zhì)局第二勘探隊 山東 濟寧 272000

引言

隨著科學技術的快速發(fā)展,促使測繪工作的專業(yè)性及技術水平明顯提升,其中具有代表性的是對低空無人機數(shù)碼航攝技術的應用。低空無人機數(shù)碼航攝具有靈活性、無須專用機場、運輸便捷等特點,能夠在測量困難、突發(fā)自然災害、小塊區(qū)域等嚴峻環(huán)境下作業(yè)。下文將應用無人機航攝系統(tǒng)測繪1∶1000、1∶2000地形圖為案例,對無人機航攝測繪地形圖的精度進行探究。

1 無人機低空攝影系統(tǒng)

無人機低空攝影系統(tǒng)以無人機為飛行平臺,通過飛行控制系統(tǒng)實現(xiàn)無人機的固定航線飛行,并拍攝高分辨率遙感影像,從而快速獲取目標區(qū)域基礎遙感信息數(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)是無人機攝影系統(tǒng)的飛行控制核心,它能夠接受地面發(fā)射的控制信息,使無人機按照預定航線;速度;高程進行自動飛行及返航,該系統(tǒng)通過GPS定位無人機坐標位置,實時計算無人機的飛行速度,高度等信息。地面站系統(tǒng)通過實時向無人機發(fā)送信號控制其飛行航線、速度、高程等。能夠顯示無人機飛行區(qū)域的電子地圖飛行航線、參數(shù)、無人機姿態(tài)等信息、達到監(jiān)視飛行狀態(tài)的目的。航拍系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要,搭載各類傳感器(如普通數(shù)碼相機、紅外多光譜相機等)以及穩(wěn)定云臺,實現(xiàn)多精度、多角度實時遙感數(shù)據(jù)采集。

2 無人機的特點

無人機是通過無線電遙控設備或機載計算機程序控系統(tǒng)進行操控的不載人的固定翼或旋轉翼飛行器,是繼衛(wèi)星遙感、大飛機遙感之后新興起來的一項新型航空遙感技術,它的特點主要體現(xiàn)在以下幾方面:(1)運輸方便。無人機的機翼與機身采用的分體式結構,安裝快捷,拆卸靈活,只需裝載于一般運輸車輛中,方便在各地各項目之間轉運。(2)操作便捷?？刹捎没芗皬椛淦痫w,降落受場地限制較小,在樓頂、公路或草地等開闊區(qū)域均可起降,無需租用機場起降和協(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土地整治項目區(qū)域的田埂、道路、溝渠等地形地貌。(4)工作效率高。無人機航攝相比大飛機而言,對天氣的要求相對較低,能低空作業(yè)和云下攝影,尤其是發(fā)生突發(fā)事件時,能夠優(yōu)于有人駕駛飛機不宜執(zhí)行的工作任務。

3 無人機航攝測量技術在某工程的應用

近年來,石嘴山地區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展迅速,增加了各項非農(nóng)建設的占地項目,出現(xiàn)了耕地數(shù)量逐漸減少和糧食安全保障等亟待解決的問題。本文列舉惠農(nóng)三站項目為實例,概述無人機航攝技術的具體情況。明確勘測區(qū)域范圍:該項工作由作業(yè)人員到項目的現(xiàn)場進行踏查,并在項目區(qū)界址線進行代表性界址點的選取,通過利用手持形式的GPS對其經(jīng)度和緯度進行實地測量,將測量結果在谷歌地球上體現(xiàn),作業(yè)范圍以此為基準。因項目工程中,單體項目規(guī)模較小(>150hm2),測區(qū)僅為一個項目,給控制工作造成了一定難度,并缺乏經(jīng)濟性。所以,把比鄰的項目合并形成一個測區(qū),僅需一個架次就可完成勘測,并分測區(qū)進行航攝參數(shù)設計。航片的拍攝與制作:通過利用型號為UV-Ⅱ的無人機,型號為NikonD800的相機完成航拍任務,2016年4月為航攝的具體實踐,f=35mm為其航攝焦距,設計的具體航帶 。

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4%;同航線高差之間的差值不超過25m;像片發(fā)生移位的差值不超過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,畫面反差較小,準確的像元分辨率值為6.51μm。通過刻錄硬盤的方式記錄照片的數(shù)據(jù)信息,并保證曝光點數(shù)的序號和像片號的文件名呈對應的關系。最后,提交航攝資料的詳細清單,該清單中包括航攝的準確日期、航線代號、測區(qū)代號、機組代號、相機鑒定的參數(shù)、起止片號信息以及總片數(shù)量。測量像控點與控制點:通過對實地情況進行分析,向項目區(qū)域內(nèi)設置8個E級別的控制點,盡量選擇較固定的位置進行GPS控制點的設定,以符合高程實測、空測量以及成功檢驗要求的標準。通常情況下,將普通的混凝土標石埋設在GPS控制點處,標石主要通過現(xiàn)場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的鋼釘埋設在標石頂部,并在現(xiàn)場標記GPS的具體控制點。將精度為6mm+3pm的雙頻GPS的接收機作為GPS控制的觀測儀器,安置天線時,選擇光學對中器(對中精度不超過0.45mm)和三腳架。以上工作在作業(yè)開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量工作,點觀測時間則通過GPS雙頻接收機輔助完成,其同步的時間不得少于2.5h。完成觀測作業(yè)的程序后,對數(shù)據(jù)進行及時的預處理和傳輸工作。

結語

隨著測量技術的飛速發(fā)展,無人機攝影技術的精度指標能夠滿足土地整治項目活動中測量及規(guī)劃設計的需要,筆者以項目為研究對象,總結分析無人機攝影技術在土地整治項目測量及規(guī)劃設計中應用的經(jīng)驗和做法?？梢岳脽o人機航攝的靈活機動性來幫助工作人員提高土地整治項目的準確性,同時又能縮短測量和規(guī)劃設計的作業(yè)工期,為土地整治項目起到至關重要的意義。