無人機(jī)遙感技術(shù)在測繪工程測量的運(yùn)用
時(shí)間:2022-05-27 09:17:55
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摘要:無人機(jī)遙感技術(shù)在進(jìn)行測繪時(shí),需要借助無人駕駛技術(shù)和遙控感應(yīng),以及通訊等技術(shù)對國土資源等進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和測繪。文章詳細(xì)闡述無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢和不足,同時(shí)分析其在測繪工程測量技術(shù)中的實(shí)際應(yīng)用,旨在提高測繪工程的工作效率,提高我國對資源的利用率。
關(guān)鍵詞:無人機(jī)遙感技術(shù);測繪工程;測量工作
在工程建設(shè)、城市規(guī)劃及地形測量等工程中,需要對其進(jìn)行細(xì)致的測繪工作。工程單位在進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)前,需要對該地區(qū)的周圍環(huán)境及相關(guān)的地質(zhì)和水文信息等進(jìn)行充分的了解。而無人機(jī)的使用,不僅能夠更加清晰的對環(huán)境進(jìn)行探測,同時(shí)能夠避免人工探測可能存在的危險(xiǎn)性。相關(guān)人員應(yīng)該加強(qiáng)對無人機(jī)遙感技術(shù)的探究,不斷提升實(shí)際的探測效率。
1無人機(jī)遙感技術(shù)
無人機(jī)遙感技術(shù)是通過利用無人機(jī)和遙控感應(yīng)等技術(shù)相互結(jié)合構(gòu)成,在工作中能夠自動化、智能化的對探測資源數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和存儲[1]。并對相應(yīng)的空間地理信息進(jìn)行專業(yè)的分析,建立相應(yīng)的模型,使數(shù)據(jù)更好地被理解。無人機(jī)遙感技術(shù)具有非常多的優(yōu)勢,并且能夠應(yīng)用在工程測繪等不同的方面。目前,該技術(shù)是全世界都在爭相發(fā)展的一項(xiàng)高科技技術(shù),不斷地朝著各個(gè)不同的使用方向發(fā)展。無人機(jī)遙感技術(shù)中的無人機(jī)設(shè)備是不載人的飛行器,通過地面的工作人員對其進(jìn)行無線電遙控,或者機(jī)器本身攜帶計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操控設(shè)備,使無人機(jī)能夠按照計(jì)劃好的軌跡飛行。由于不需要駕駛員在飛機(jī)上進(jìn)行實(shí)際的操控,因此,無人機(jī)的構(gòu)造較為簡單,同時(shí)成本較低,能夠適用在較為危險(xiǎn)的地段,或者人類無法進(jìn)入的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)際的檢測,如:在情況惡劣的災(zāi)害現(xiàn)場中利用無人機(jī)組織救援工作,或者在惡劣的環(huán)境中對區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行探測。遙感技術(shù)中結(jié)合了不同類型的相機(jī)和成像儀,以及雷達(dá)和電磁波探測儀等儀器設(shè)備,使其具有收集信息圖像等數(shù)據(jù)并進(jìn)行儲存分析等作用,其靈敏度較高,重量較輕,同時(shí)能夠支持遠(yuǎn)程遙控。將其與無人機(jī)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合能夠形成無人機(jī)遙感技術(shù),用于探測更多的區(qū)域。使用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行探測后,需要對存儲的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)后期處理,由于遙感技術(shù)攝取的相片相幅較小,同時(shí)數(shù)量較多,因此,需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行后期的處理,提高圖像的質(zhì)量,使數(shù)據(jù)更加地真實(shí)有效。
2無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢和缺點(diǎn)
2.1操作簡單,安全性高
無人機(jī)遙感技術(shù)在進(jìn)行測繪工作時(shí),其主要是通過操控?zé)o人機(jī)飛行,到指定的區(qū)域進(jìn)行作業(yè),工作人員可以在安全的地面進(jìn)行遠(yuǎn)距離操控。無人機(jī)可以進(jìn)入到發(fā)生災(zāi)害的區(qū)域中,在其中進(jìn)行信息收集,并協(xié)助相關(guān)人員進(jìn)行救援等工作。對于人力無法到達(dá)的區(qū)域,如峽谷或者地震區(qū)等,使用無人機(jī)可以進(jìn)行實(shí)際的測繪,在對人類不產(chǎn)生危險(xiǎn)的情況下,對環(huán)境進(jìn)行檢測和探查,有利于工程規(guī)劃和建設(shè),整體的安全性較高。另外,在進(jìn)行操控時(shí),由于無人機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)存在自動化和智能化系統(tǒng),能夠?qū)χ噶畹冗M(jìn)行合理的分析,并完美的執(zhí)行命令,其操作較為簡單,能夠有效地提高測繪的工作效率。
2.2圖像清晰度高,數(shù)據(jù)處理快
使用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行影像獲取時(shí),由于無人機(jī)在飛行過程中,有固定的航道,在拍攝時(shí),無人機(jī)的飛行幅度更小,偏角更大,使整體影像的立體感較強(qiáng)。另外,在無人機(jī)攝像時(shí),其具有較大的存儲空間,能夠在短時(shí)間內(nèi)拍攝更多的圖像,在經(jīng)過數(shù)據(jù)后期處理后,影像的質(zhì)量較高[2]。無人機(jī)上的相機(jī)有很多種,包括高分辨率數(shù)碼相機(jī)、光學(xué)相機(jī)及多光譜成像儀等,同時(shí)具有紅外掃描和激光掃描及電磁波掃描等儀器,在飛行中能夠進(jìn)行智能化調(diào)整,使成像更清晰,拍攝效果更好。在進(jìn)行信息處理時(shí),無人機(jī)遙感技術(shù)中的數(shù)據(jù)后期處理技術(shù)更加地快捷,該技術(shù)具有較高的分辨率和處理效率,能夠根據(jù)想要處理的區(qū)域進(jìn)行選擇,使數(shù)據(jù)處理時(shí)能夠更加快速和精準(zhǔn)。無人機(jī)遙感技術(shù)的存儲空間大,能夠滿足多個(gè)軟件和程序同時(shí)運(yùn)行,因此其對數(shù)據(jù)的處理也更加地便捷高效。
2.3成本較低,監(jiān)測范圍廣
無人機(jī)設(shè)備在構(gòu)建和使用過程中,其成本相對比較低。一方面,無人機(jī)的材料一般使用碳纖維復(fù)合材料,其強(qiáng)度非常高,同時(shí)具有非常強(qiáng)大的抗沖擊力,并且重量較輕,能夠抵抗飛行中可能遇到的損壞,雖然材料價(jià)格較貴,但可以重復(fù)利用,并且損壞的可能性較低,在一定程度上節(jié)省了成本。另一方面,無人機(jī)不需要駕駛員在飛機(jī)中操作,可以省去聘請飛機(jī)駕駛員的資金,同時(shí),無人機(jī)的實(shí)際操作較為方便,簡單培訓(xùn)即可掌握使用方式,能夠減少培訓(xùn)資金。無人機(jī)的監(jiān)測范圍非常廣,并且能夠根據(jù)實(shí)際的需求來進(jìn)行測量。在對某一工程建設(shè)區(qū)域進(jìn)行檢測時(shí),根據(jù)測繪單位的需求來調(diào)整實(shí)際的檢測范圍,將無人機(jī)的飛行高度調(diào)高,其單位面積內(nèi)的測量范圍會不斷地變大,便于工程師對整體區(qū)域和環(huán)境進(jìn)行分析;想要使測繪的精確度提高,可以將無人機(jī)的高度降低,提高其圖像的精確度。
2.4系統(tǒng)兼容性強(qiáng),能克服惡劣環(huán)境
無人機(jī)遙感技術(shù)的系統(tǒng)存儲空間較大,能夠兼容多種技術(shù)。由于無人機(jī)在作業(yè)的過程中,一般的工作環(huán)境都較為復(fù)雜惡劣,可能存在影響飛機(jī)航行穩(wěn)定性的因素。為保障無人機(jī)的飛行穩(wěn)定度,提高航拍和測繪的精準(zhǔn)度,無人機(jī)系統(tǒng)中會兼容不同的遙感程序。針對不同的環(huán)境和影響因素,在測繪時(shí)發(fā)生環(huán)境變化,能夠及時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋,使操作人員進(jìn)行合理的調(diào)整。同時(shí),系統(tǒng)中含有快速信息處理程序,能夠?qū)y繪得到的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理,提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在惡劣的環(huán)境中,無人機(jī)遙感技術(shù)依舊能夠順利的應(yīng)用。該技術(shù)具有低空測量能力。低空測量能夠?qū)Νh(huán)境惡劣區(qū)域的地表信息進(jìn)行獲取,使工程單位不需要去實(shí)地親自測量,就能獲取到相應(yīng)的信息。
2.5飛行穩(wěn)定性有待提升
無人機(jī)的優(yōu)勢較多,但仍然有不足之處。由于無人機(jī)的主要構(gòu)成材料為碳纖維復(fù)合材料,該材料的抗性較強(qiáng),但重量較輕,在低空測量中便于調(diào)整。但是在高空測量時(shí),會受到風(fēng)力的影響。航行的高度增加,其風(fēng)力越大,對無人機(jī)的控制越難,飛行時(shí)容易受到氣流的影響,而發(fā)生顛簸的情況,在不穩(wěn)定的情況下拍攝的影像精細(xì)度較差,難以獲取到精確的信息。因此,相關(guān)的研究部門應(yīng)針對無人機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行深入的研究,提高其高空飛行穩(wěn)定度,使數(shù)據(jù)和圖像等更加準(zhǔn)確。
2.6傳感器和控制器的技術(shù)水平不足
無人機(jī)的系統(tǒng)受到技術(shù)和價(jià)格等影響,其傳感器和控制器的效果不同。在搭載更加專業(yè)或更多探測設(shè)備時(shí),無人機(jī)的重量會增加,進(jìn)而對整體的控制產(chǎn)生影響。同時(shí),受科技水平的影響,傳感器系統(tǒng)對信息和數(shù)據(jù)的獲取仍然存在一定的問題。在飛行期間,對圖像的拍攝必然會受到影響,因此需要對傳感器和控制器進(jìn)行研究和提升。
3無人機(jī)遙感技術(shù)在測繪工程中的具體運(yùn)用
3.1對復(fù)雜惡劣區(qū)域的測繪
在一些地形復(fù)雜或環(huán)境惡劣的地理?xiàng)l件中,想要提高對區(qū)域環(huán)境和數(shù)據(jù)信息的了解,則需要使用無人機(jī)遙感技術(shù),在復(fù)雜的工程測繪中,通過合理的操控,能夠有效地獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)[3]。在無人機(jī)設(shè)備上安裝GPS系統(tǒng),結(jié)合地圖來對該區(qū)域各部分進(jìn)行合理的探測。工作人員根據(jù)地圖中的標(biāo)記來確定無人機(jī)的飛行路線,針對復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行圖像攝取和數(shù)據(jù)采集。使用系統(tǒng)中的多種成像技術(shù),根據(jù)不同的要求,如距離、精確度和圖像效果,以及角度等進(jìn)行測繪,不斷地滿足測繪人員的需求。在惡劣復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行測繪,一般該處區(qū)域無法由人進(jìn)行實(shí)地的考察和測繪,通過無人機(jī)遙感技術(shù)的使用,能夠幫助繪制距離地面較近的位置,獲得精確度較高的圖形和信息。通過低空飛行技術(shù),能夠更好地對環(huán)境情況進(jìn)行把握,有利于測繪單位對該區(qū)域進(jìn)行合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。
3.2城市規(guī)劃中的使用
在對城市進(jìn)行規(guī)劃時(shí),需要使用無人機(jī)遙感技術(shù)對整體城市的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行探測和獲取。首先,應(yīng)對測繪的區(qū)域進(jìn)行像控布設(shè)。一般而言,在進(jìn)行像控布設(shè)時(shí),需要設(shè)置正方形網(wǎng)格,并設(shè)置像控點(diǎn)。像控點(diǎn)的數(shù)量和精度對于航測的數(shù)據(jù)精確度有較大的影響。因此,在實(shí)際的測繪時(shí),應(yīng)根據(jù)無人機(jī)的翼型和測量的范圍來對像控點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行設(shè)置。在進(jìn)行設(shè)置時(shí),應(yīng)保證誤差在允許的范圍內(nèi),提高測繪的準(zhǔn)確度。其次,規(guī)劃航線和區(qū)域。在對城市進(jìn)行規(guī)劃時(shí),應(yīng)該明確想要測量的區(qū)域,以及測繪的重點(diǎn)區(qū)域,根據(jù)實(shí)際的需求和無人機(jī)飛行的特點(diǎn)等來對飛行航線進(jìn)行測量,使其測繪的結(jié)果滿足測繪單位的實(shí)際需求。另外,無人機(jī)在飛行過程中,會受到風(fēng)速和溫度的影響,風(fēng)速過大會降低無人機(jī)的測繪精準(zhǔn)度。因此,應(yīng)對不同的測繪區(qū)域進(jìn)行劃分,根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)來對無人機(jī)的高度進(jìn)行調(diào)整,以此獲得更合理的測繪結(jié)果。最后,處理影像數(shù)據(jù)。由于無人機(jī)中安裝的照相機(jī)在對環(huán)境進(jìn)行拍攝時(shí),可能會受到光的影響,導(dǎo)致圖像中存在光學(xué)畸變的現(xiàn)象,使得實(shí)際的測量數(shù)值和圖像不符合,出現(xiàn)一定的誤差。在對城市進(jìn)行拍攝時(shí),需要對拍攝角度和拍攝空間等進(jìn)行合理的設(shè)置,通過后期的數(shù)據(jù)處理,對圖像進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換,并使用有關(guān)的幾何模型等對圖像進(jìn)行校正。根據(jù)不同圖像之間的關(guān)系進(jìn)行交互式處理,識別圖片中的影像,并快速地進(jìn)行拼接,提高整體圖像處理的質(zhì)量和整體圖像的精確度與完整度。
3.3大比例尺中的測繪
在對地形空間較大的區(qū)域,如農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)區(qū)等大比例尺區(qū)域的測繪中,需要測繪單位對區(qū)域內(nèi)的地形和影像等數(shù)據(jù)進(jìn)行測量,獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。使用無人機(jī)遙感技術(shù)能夠?qū)Σ煌h(huán)境中的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行測繪,在短時(shí)間內(nèi)能夠完成整片區(qū)域內(nèi)的信息和測繪重點(diǎn)的數(shù)據(jù)獲取。在實(shí)際的測繪時(shí),無人機(jī)需根據(jù)指定的飛行航線和設(shè)計(jì)要求執(zhí)行,以保證飛行的穩(wěn)定度和數(shù)據(jù)的全面性。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)工程師的具體需求進(jìn)行調(diào)整,使其能夠滿足飛行需求和圖像獲取條件。使用專業(yè)的軟件和信息處理系統(tǒng),在地圖和導(dǎo)航的支持下,對整體的航拍過程進(jìn)行控制,保證數(shù)據(jù)能夠符合要求。見圖1。圖1大比例尺遙感定位
3.4對海岸地形的測繪
使用無人機(jī)遙感技術(shù)能夠?qū)0兜匦芜M(jìn)行測繪。在測量時(shí),應(yīng)關(guān)注以下內(nèi)容:首先,設(shè)置布控點(diǎn)。根據(jù)不同的航行軌跡來制定合適的布控點(diǎn)。一般在進(jìn)行測繪時(shí),航線設(shè)置為單航帶,通過覆蓋式測量方法來進(jìn)行整體海岸的測量工作。工作人員可以根據(jù)航線的位置來對控制點(diǎn)進(jìn)行布置,先確定平高點(diǎn),再根據(jù)區(qū)域的規(guī)劃等因素來設(shè)計(jì)整體的布控點(diǎn)位置[4]。設(shè)置時(shí),應(yīng)保證整體的控制點(diǎn)之間距離相對均勻,使測繪的準(zhǔn)確值有所提升。其次,做好飛行前的工作。海岸的測繪風(fēng)力一般都比較大,同時(shí)受到海洋氣候的影響,在飛行期間容易受到氣流和風(fēng)向及潮汐等不同因素的影響,使無人機(jī)發(fā)生偏離航線的情況。因此,在飛行前,應(yīng)對海岸測繪區(qū)域的天氣進(jìn)行調(diào)查,選擇天氣晴朗同時(shí)風(fēng)力較小的時(shí)間來進(jìn)行測繪,力求圖像的清晰度較高,無人機(jī)的拍攝角度不受影響。同時(shí),海岸地形會受到引力和潮汐的影響,在設(shè)計(jì)航線時(shí),應(yīng)將此類影響因素考慮進(jìn)去,保證航線的設(shè)計(jì)能夠符合標(biāo)準(zhǔn),不受異常情況的不良影響。最后,立體模型的構(gòu)建。無人機(jī)具有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),不僅能夠?qū)⑴臄z的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的調(diào)整和拼接,使其更加地清晰有效,同時(shí)能夠根據(jù)測繪得到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行模型的構(gòu)建。使用無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行測繪時(shí),其對于海岸線的測繪較為充分,利用多種先進(jìn)的測繪工具和高級的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),得到海岸地形整體的圖像、數(shù)據(jù)等。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí),能夠根據(jù)需要,將海岸地形的具體模型建立出來,使工程師能夠更方便的對海岸地形進(jìn)行分析和規(guī)劃,更好地進(jìn)行資源利用。
4結(jié)束語
綜上所述,在工程測繪時(shí),使用無人機(jī)遙感技術(shù)對于整體的信息數(shù)據(jù)獲取有較大的影響。總體而言,該技術(shù)的優(yōu)勢更加明顯,不僅能夠提高測繪的準(zhǔn)確度和測量范圍,還能夠在惡劣的環(huán)境中使用,保證測量人員的安全,能夠?qū)y繪工程起到促進(jìn)的作用。
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作者:陳彪 單位:廣州亞奧建設(shè)工程咨詢有限公司