伊雪松

河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院 河南 信陽(yáng) 464000

引言

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)有著良好的適應(yīng)性與便捷性,有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的缺陷。想要保障其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性就要把握無(wú)人機(jī)航攝過(guò)程中的關(guān)鍵要點(diǎn),使無(wú)人機(jī)航攝的效用得到最大程度的發(fā)揮。在不斷的實(shí)踐中,無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)推動(dòng)了測(cè)繪技術(shù)的全面創(chuàng)新,能夠?qū)崟r(shí)掌握地理動(dòng)態(tài)和相關(guān)信息,不僅極大程度地提高了測(cè)繪工作的效率與質(zhì)量,還成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息化的主要手段,切實(shí)有效地促進(jìn)了測(cè)繪行業(yè)在新時(shí)期下的穩(wěn)步前行。

1 無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī),主要指一種無(wú)人駕駛的飛行器,在該技術(shù)中,融合了通信技術(shù)、全球定位技術(shù)、遙感技術(shù)等,在這些技術(shù)作用下,能夠有效對(duì)地理環(huán)境、地貌、地形等進(jìn)行測(cè)繪,同時(shí),也可以進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)的構(gòu)成,是基于無(wú)人機(jī)對(duì)數(shù)碼相機(jī)等傳感器設(shè)備的搭載實(shí)現(xiàn)的,通過(guò)在作業(yè)區(qū)內(nèi)部的航飛來(lái)獲取相應(yīng)的影像數(shù)據(jù)與POS數(shù)據(jù),并配合對(duì)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用,來(lái)獲取相應(yīng)的數(shù)字正射影像圖、地形圖、數(shù)字三維模型。低空無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)與傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感技術(shù)以及航空攝影技術(shù)相比,其在成本上的投入相對(duì)較小,也不會(huì)因?yàn)樘鞖庠蚴蛊湔w攝影結(jié)果受太大影響。綜合而言,無(wú)人航攝技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)。

1.1 數(shù)據(jù)收集與獲取及時(shí)

無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)應(yīng)用中,通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)和先進(jìn)攝影設(shè)備的結(jié)合運(yùn)用,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)航空攝影和測(cè)量的性能質(zhì)量完善,從而實(shí)現(xiàn)地形測(cè)繪所需的數(shù)據(jù)資料快速、準(zhǔn)確的收集,為地形測(cè)繪中數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確與及時(shí)獲取提供良好的支持。此外,利用無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量的數(shù)據(jù)資料獲取后,還能夠通過(guò)數(shù)字化圖像對(duì)所收集信息進(jìn)行綜合分析,從而生成可視化的攝影圖像,為工程測(cè)量工作開(kāi)展提供有利的支持[1]。

1.2 具有較強(qiáng)的響應(yīng)能力

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中具有突出的優(yōu)勢(shì),工作效率非常高。在當(dāng)下社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展進(jìn)步的背景下,城市建設(shè)水平也在不斷提高,建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多,突發(fā)性緊急事件出現(xiàn)的幾率也相應(yīng)增加。在這種情況下,使用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)非常合適,可以在現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)有效處理,同時(shí)能減少調(diào)查耗費(fèi)的時(shí)間,保障在第一時(shí)間控制突發(fā)事件,盡量減少損失,降低不良影響。由于無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量應(yīng)用中,是通過(guò)無(wú)人機(jī)的低空飛行來(lái)實(shí)現(xiàn)航空攝影和測(cè)量分析,其在具體測(cè)量中受惡劣氣候環(huán)境的影響相對(duì)較小,能夠獲取更加準(zhǔn)確與全面的測(cè)量數(shù)據(jù),并且對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的良好響應(yīng)能力進(jìn)行支持。

2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 測(cè)繪準(zhǔn)備工作

無(wú)人機(jī)測(cè)繪之前需要做好的前期準(zhǔn)備工作。其中飛行器準(zhǔn)備工作要求配備足夠數(shù)量的飛行電池。通常每塊大疆精靈4RTK的電池正常飛行18～24min,而充電時(shí)間約為50min。具體每塊電池的工作時(shí)間不僅與測(cè)區(qū)面積和形狀、飛行高度、重疊率等有關(guān),還與電池使用壽命及當(dāng)時(shí)氣溫有關(guān)。測(cè)繪人員可根據(jù)需要攜帶多塊電池和充電器,邊用邊充,以便航拍工作“無(wú)縫”連接,以提高作業(yè)效率。除此之外,還應(yīng)考慮遙控器電池的使用時(shí)間,最好預(yù)備1塊備用電池以便輪流充電使用。另外,測(cè)區(qū)范圍應(yīng)提前準(zhǔn)備,建議采用相關(guān)地圖軟件制作的測(cè)區(qū)地標(biāo)kml文件導(dǎo)入遙控器中使用,該方法比在遙控器界面中手繪測(cè)區(qū)范圍更精確[2]。

2.2 控制點(diǎn)布設(shè)

首先,需保證像控點(diǎn)在整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)均勻分布,宜布設(shè)在航向及旁向6片或5片重疊范圍內(nèi),并保證像控點(diǎn)在相鄰相片中都清晰;其次,為提升航測(cè)的精度,需在航線的首尾航帶及航帶的首尾航片等位置布攝像控點(diǎn),但不能太靠近影像邊緣;三是像控點(diǎn)布設(shè)時(shí)盡量選擇空曠地帶的明顯地物,且還需其在航攝像片上清晰,便于判刺和立體測(cè)量;四是遇到不規(guī)則測(cè)區(qū)時(shí),需合理地均勻增加像控點(diǎn),以保證航測(cè)精度;五是為了保證測(cè)得的坐標(biāo)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤以及方便后期處理,需在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)象控點(diǎn)位進(jìn)行拍照存檔并立馬在航攝像片上進(jìn)行判刺;六是像控點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量完畢后需要專(zhuān)人對(duì)所有測(cè)量的像控點(diǎn)進(jìn)行逐一檢查,剔除不符合質(zhì)量要求的像控點(diǎn),并提出需重測(cè)的像控點(diǎn)點(diǎn)位。

2.3 數(shù)據(jù)測(cè)繪

無(wú)人機(jī)測(cè)繪主要通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,涉及到的信息內(nèi)容數(shù)量龐大,數(shù)據(jù)信息質(zhì)量也比較高,并且具備實(shí)時(shí)性,能夠在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中發(fā)揮更大的作用,展現(xiàn)更高的價(jià)值。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以針對(duì)實(shí)際需求的變化,對(duì)數(shù)據(jù)群組進(jìn)行有效的分析,找到其中價(jià)值密度相對(duì)比較低的信息內(nèi)容,第一時(shí)間將這些內(nèi)容清除掉,這樣可以使得整個(gè)數(shù)據(jù)群的使用價(jià)值得到進(jìn)一步的提升。對(duì)雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析,還可以找到這些數(shù)據(jù)信息之間存在的內(nèi)在聯(lián)系,重新組合排列其中的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容,加強(qiáng)數(shù)據(jù)的連貫性。

2.4 空中三角測(cè)量

采用無(wú)人機(jī)航空測(cè)量過(guò)程中,對(duì)像控點(diǎn)的測(cè)量與觀察,多會(huì)利用三腳架并使其測(cè)量觀察點(diǎn)正對(duì)中央,從而開(kāi)展相應(yīng)的測(cè)量和分析。其中,采用空中三角測(cè)量模式進(jìn)行測(cè)量和分析,需要在測(cè)量工作開(kāi)展前,明確無(wú)人機(jī)航測(cè)的工作流程進(jìn)行,確定其測(cè)量目標(biāo)和任務(wù),從而選擇合理的測(cè)量?jī)x器與型號(hào),并開(kāi)展相應(yīng)的資料收集、空域協(xié)調(diào)與機(jī)器調(diào)整等工作,在現(xiàn)場(chǎng)踏勘與航線設(shè)計(jì)、作業(yè)無(wú)人機(jī)檢查等環(huán)節(jié)開(kāi)展基礎(chǔ)上,對(duì)其測(cè)量分析的流程完善性和規(guī)范性進(jìn)行保障。采用空中三角測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算中,需要采用PixelGrid高分辨率遙感影像一體化測(cè)圖系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算進(jìn)行有效支持,同時(shí)采用PAT-B光束法平差軟件進(jìn)行計(jì)算結(jié)果處理[3]。

2.5 航測(cè)結(jié)果加密

當(dāng)完成所有測(cè)繪工作后,為防止測(cè)繪數(shù)據(jù)丟失或者其他情況,需要對(duì)航測(cè)結(jié)果進(jìn)行加密。在這一過(guò)程中,可以使用到空間三角測(cè)量技術(shù),對(duì)于控制點(diǎn)、數(shù)碼影像較小的情況,較為適用于使用該項(xiàng)技術(shù)。采用空間三角測(cè)量技術(shù),能夠有效計(jì)算出礦山全部的影像外方位元素、加密點(diǎn)的地面坐標(biāo),而后,利用得出的數(shù)據(jù)信息,可以集成PATB光束法區(qū)域網(wǎng)平差軟件,當(dāng)中的在粗差檢測(cè)、平差計(jì)算的功能發(fā)揮了一定作用,有助于提升無(wú)人機(jī)航測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中具體應(yīng)用

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的逐漸成熟,利用無(wú)人機(jī)完成一些人類(lèi)難以完成的高難險(xiǎn)和有毒有害工作成為可能。無(wú)人機(jī)可以進(jìn)行植保、測(cè)繪、攝影、高壓線纜和農(nóng)林巡視,此外無(wú)人機(jī)在物流等領(lǐng)域也擁有廣闊的應(yīng)用空間。與有人駕駛飛機(jī)相比,無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于更適合那些危險(xiǎn)任務(wù)和精準(zhǔn)航空工作。

3.1 城市規(guī)劃測(cè)量中具體應(yīng)用

隨著當(dāng)下我國(guó)城市建設(shè)的速度和水平不斷提升,城市化建設(shè)的規(guī)模也在逐步拓展,城市建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)量正在不斷增加。然而,一部分城市建設(shè)過(guò)程存在一些嚴(yán)重的缺陷和漏洞,如建設(shè)缺乏合理性。這些問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因,就是城市規(guī)劃設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候沒(méi)有利用更多的數(shù)據(jù)信息作為參考。因此,設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)需要恰當(dāng)合理地應(yīng)用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù),不僅能夠獲得更加精確的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型,而且能夠建立相對(duì)應(yīng)的城市數(shù)字模型。

3.2 地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)

地質(zhì)環(huán)境的變化會(huì)造成公路、鐵路等交通路線的破壞和山體滑坡、山洪災(zāi)害等重大災(zāi)害。而由于我國(guó)國(guó)土面積巨大,丘陵、山峰、巖洞、高原等各種地質(zhì)環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜,根本無(wú)法對(duì)其進(jìn)行全時(shí)段、全方位的監(jiān)控,尤其是在地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化時(shí),會(huì)進(jìn)一步加深環(huán)境的復(fù)雜程度,使人力無(wú)法及時(shí)有效地介入,阻礙了公路崩塌、山體滑坡等災(zāi)害的治理工作。無(wú)人機(jī)航測(cè)對(duì)于環(huán)境的高適應(yīng)性與全天候可執(zhí)行性,可以在地質(zhì)環(huán)境變化的第一時(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并且可以獲取到清晰度高、時(shí)效性強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境影像,為地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的治理提供數(shù)據(jù)支持[4]。

3.3 在突發(fā)事件中的靈活應(yīng)用

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用極為靈活,彰顯出極強(qiáng)的時(shí)效性,可以在第一時(shí)間內(nèi)獲取到一些突發(fā)事件的關(guān)鍵信息和重要數(shù)據(jù),通過(guò)拍攝視頻圖像,協(xié)助制定解決方案。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)會(huì)將實(shí)項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳遞與共享,特別是在重大自然災(zāi)害發(fā)生時(shí),可以為災(zāi)區(qū)救援與后續(xù)的重建等工作帶來(lái)最有力的技術(shù)支持。例如,地震發(fā)生期間,工作人員需要收集震區(qū)的地面信息,而普通的遙感技術(shù)無(wú)法在第一時(shí)間掌握所需的信息,可能耽誤救援時(shí)間,而使用無(wú)人機(jī)能夠傳送指定區(qū)域的地面情況,同時(shí)可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.4 自然資源保護(hù)的檢測(cè)

礦山、森林等自然資源都是不可再生資源,這些自然資源的使用可以促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是,在以往自然資源的開(kāi)采中,由于管制比較松,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大面積破壞自然資源的現(xiàn)象,造成了很多開(kāi)采事故,比如:水土流失、地表塌陷等。當(dāng)時(shí),我國(guó)的開(kāi)采技術(shù)還不成熟,這種盲目的開(kāi)采不僅給我國(guó)自然資源造成了不可磨滅的傷害,還浪費(fèi)了許多自然資源,給如今自然的保護(hù)與管理提高了難度。如今,我國(guó)仍會(huì)不時(shí)產(chǎn)生一些小規(guī)模破壞自然資源的現(xiàn)象,單純依靠人力管理與監(jiān)督無(wú)法實(shí)現(xiàn),因此,要通過(guò)無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)自然資源,并對(duì)自然資源實(shí)施保護(hù)。

結(jié)束語(yǔ)

近幾年,無(wú)人機(jī)行業(yè)進(jìn)入了廣闊的前行空間,相關(guān)技術(shù)應(yīng)用愈發(fā)廣泛,服務(wù)團(tuán)隊(duì)整體建設(shè)得以有效加強(qiáng),促進(jìn)了無(wú)人機(jī)在各行業(yè)的大力推廣與應(yīng)用。由于在一些相對(duì)比較惡劣的環(huán)境中,人工測(cè)量操作無(wú)法取得工作效果,即使測(cè)量人員完成測(cè)量,最終得到的數(shù)據(jù)也不精確,因?yàn)闇y(cè)量過(guò)程會(huì)受到惡劣條件的影響。為此,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用,可以解決以往所遇的工作難題,出色地完成各種環(huán)境下的測(cè)量工作,擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益,使相關(guān)行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。