無人機數字化建模技術在廣電工程建設的運用
時間:2022-04-19 02:46:29
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1前言
廣電工程建設是為了擴大廣播電視網絡覆蓋能力,增加業務種類和服務范圍,提高廣播電視網絡的技術水平,改善服務質量,建造、購置相關設備和對原有廣播電視網絡設施進行更新改造,形成新的固定資產的生產和經濟活動。在廣電工程建設中,無論是傳輸工程、衛星接收工程,還是管道、桿路、接入工程,無論是在工程建設項目的設想、選擇、評估、決策、設計、施工階段,還是竣工、驗收階段,都需要耗費大量人力物力對工程現場進行勘察工作,投入多、時間長、效率低。隨著科技迅速發展,利用現代信息技術改進傳統工程建設管理模式和生產方式,實現應用創新逐漸成為一種趨勢。
2無人機技術的發展
無人機是一種無線遙控的無人駕駛飛機,已經有近百年的發展歷史了。隨著技術的逐漸成熟,無人機大放異彩,引起了各國的重視,開啟了無人機的快速發展之路。21世紀初,機型更加小巧、性能更加穩定的迷你無人機問世,并在民用方面取得突破性進展。2006年,影響世界民用無人機格局的大疆無人機公司成立,先后推出的Phantom系列無人機在世界范圍內產生深遠影響,大疆研制的Phantom2Vision+還被《時代》周刊評為“2014年度十大科技產品”。截至2015年,全球已經有32個國家研制出了50多種無人機,市場日趨火爆。除了眾所周知的軍事用途,無人機還在農牧業耕作、新聞影視紀錄片攝制、救災現場勘察和空中搜尋等領域得到了廣泛且重要的應用,尤其在完成各類相對繁瑣或危險的海陸空作業方面具有強大的優勢。
廣電工程建設中的應用在廣電工程建設領域,利用無人機搭載不同的遙感設備,可以快速勘察現場情況,大范圍高效采集現場數據,并通過數字化建模技術進行量化,可以提供精準的地理信息和空間物體的幾何數據,具有效率高、精度高、安全便捷等優勢。
3.1發射鐵塔建設
在廣播電視發射鐵塔的招標文件和合同中,對塔高、材質、焊接方式、基礎頂面水平度、塔身主體中心軸線的垂直度、塔身橫截面的對角線或邊的長度及偏差、螺栓安裝緊固情況等指標都有明確的質量要求。在建設施工過程以及竣工驗收階段,對這些指標的檢驗復核需要施工和監理方實地利用水平尺、鋼尺、經緯儀、水平儀等設備手動測量,耗時長、精度差,并且難以做到對塔身的全覆蓋。使用無人機對發射鐵塔基礎及塔身進行全面航拍,以大疆無人機Phantom4Pro為例,可以拍攝近焦距下2000萬有效像素5472×3648的超高清照片,持續巡航時間可達半小時,最大遙控距離7km,最大飛行高度500m,支持四面避障。無人機航TerrestrialDigitalTelevision運營管理IndustryOperation56.www.rti.cn測通過區域網平差計算與像素匹配確定空間位置坐標,精度最高可達毫米級,大大減少人為因素的影響。航拍完成后針對獲取的可見光航攝數據,使用專業數據處理軟件對原始影像數據進行處理,生成三維模型、地形圖和正射影像圖,形成建筑信息化模型(BIM)等一系列數字化成果。BIM建模具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性等優勢特點,通過相關聯的BIM信息模型,可實現工程設計管理、施工管理及運營管理等功能。在此基礎上,就可以對發射鐵塔工程建設質量進行精確管控。
3.2空中監控系統
廣播電視工程設施的維護中,無論是傳輸線路、配電系統、發射鐵塔,還是無人值守的高山機房,都需要派人到現場或者安裝固定攝像頭進行監控。利用無人機對目標區域和物體進行多角度超低空飛行,獲取超高清實時影像,可以及時了解現場情況,實現預警、管理、巡查等空中監控功能。圖1展示了一種無人機空中監控系統結構,通過融合4G高清圖傳設備,借用4G高速無線網絡進行傳輸,實現對目標區域和物體快速實時監控。系統既可以接入企業內部網絡,兼容已有的監控網絡設備,提供720p高清視頻圖像;也可以通過互聯網,利用電腦或手機實時觀看無人機拍攝的高清視頻,滿足用戶隨時隨地了解現場動態的需求;并且具備可擴展性,可以支持多臺無人機視頻同時采集和播放。
3.3災害損失評估
在臺風或地震等災害多發地區,受災后廣播電視工程設施的損毀需要及時評估和修復,才能保證救災的應急需求,確保把黨和政府的聲音傳遞到災民手中。而災后道路和建筑的破壞使善后工作變得困難重重。在這種情況下,使用無人機是一種廉價又高效的方式。通過遠程操控無人機快速勘察,提供關鍵數據,評估損失,確定受損設施,組織人力物力搶修搶通,能大大提高工作效率,在分秒必爭的災害善后工作中意義巨大。
4無人機數字化建模的優勢
傳統的廣電工程建設,主要依靠設計、施工、監理人員攜帶測量儀器進行實地量測,人力物力投入多、時間長、效率低、精度差。相比傳統方式,無人機數字建模在高效性、精準性和便捷性等方面優勢明顯。(1)效率高使用無人機對目標進行航測,成果豐富直觀,作業時間短,作業效率高,可有效減少勘察測繪的人力、物力及時間投入。(2)精度高通過無人機采集超高清影像數據,并使用專業數據處理軟件對其進行處理,可生成三維模型、地形圖和高分辨率正射影像,精度可達厘米級甚至毫米級,有效減少人為誤差。(3)實施便捷使用旋翼無人機搭載超高清相機進行影像數據采集,飛行前準備工作少,對起降場地要求不高,超低空飛行,受天氣影響小,適應性強。
5結束語
除了上文提及的應用,無人機數字化建模技術在廣播電視土方工程、臺站選址、征地補償評估等很多方面都能發揮重要作用。目前,無人機在廣電工程建設中還沒有得到足夠的重視,但是隨著廣電事業和無人機技術的進一步發展,無人機數字化建模將在廣電工程建設領域得到廣泛應用。
作者:龔勇 單位:廣東省新聞出版廣電局
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