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關(guān)鍵詞:無(wú)人機(jī);遙感測(cè)繪技術(shù);工程測(cè)繪
無(wú)人機(jī)經(jīng)過(guò)將近百年的發(fā)展,目前無(wú)人機(jī)技術(shù)已逐步完善和成熟。與傳統(tǒng)的飛行器相比,無(wú)人機(jī)具淞榛钚院謾⒉僮骷虻?、硽㈢R土等特點(diǎn),無(wú)人機(jī)的技術(shù)從軍事領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展到了民用領(lǐng)域,被越累越多的運(yùn)用到地理、工程測(cè)繪中。
1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
無(wú)人機(jī)技術(shù)又稱為無(wú)人機(jī)航測(cè)遙感技術(shù),是通過(guò)利用無(wú)線電設(shè)備來(lái)控制飛行器,來(lái)快速的獲取信息的技術(shù)。無(wú)人機(jī)技術(shù)主要是有無(wú)人飛行器平臺(tái)、分辨率較高的數(shù)碼傳感器、GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)幾部分構(gòu)成的,是將計(jì)算機(jī)、GPS、和信息通訊及數(shù)據(jù)處理技術(shù)相融合的高新技術(shù)。傳統(tǒng)的地面測(cè)繪信息的采集主要是依靠衛(wèi)星或載人飛機(jī)來(lái)獲取,但信息采集的成本偏高、受天氣條件限制大、更新速度慢等限制了在測(cè)繪方面的應(yīng)用。相比之下,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)成本低廉、操作簡(jiǎn)單、成像清晰、周期短等優(yōu)點(diǎn),這些優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的測(cè)繪信息采集手段的不足和缺陷。目前,我國(guó)的無(wú)人機(jī)技術(shù)研究取得了重大進(jìn)展,已被很多國(guó)家引進(jìn)。
2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與不足
2.1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
一是快速靈活。由于無(wú)人機(jī)無(wú)需載重駕駛員,從而省去了駕駛設(shè)備以及安全救生設(shè)備的重點(diǎn),這就大大降低了機(jī)體的重量,重量的減輕使無(wú)人機(jī)飛行更輕便。無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)十分快速,效率大大提高。在應(yīng)急事件處理中,無(wú)人機(jī)適用于大范圍的監(jiān)測(cè),日檢測(cè)能力最高可達(dá)2000多平方公里,使監(jiān)測(cè)效率大幅度提升。
二是遙感監(jiān)測(cè)范圍更宏觀。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)不僅能對(duì)狹小的地理空間進(jìn)行監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集,也能對(duì)更大范圍和空間進(jìn)行監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)主要運(yùn)用光譜分析對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和信息采集,并可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)多架、多次的大范圍檢測(cè),能保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。此外,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以通過(guò)三維仿真模擬技術(shù)來(lái)展現(xiàn)宏觀情景,為應(yīng)急事件的處理等提供準(zhǔn)確、宏觀的技術(shù)信息。
三是數(shù)據(jù)處理速度快,分辨率高。與衛(wèi)星影像的分辨率相比,無(wú)人機(jī)的影像分辨率要高出很多,一般能達(dá)到0.1-0.5米。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可與GIS進(jìn)行快速集成,迅速搭建監(jiān)測(cè)應(yīng)用。
2.2 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的不足
一是飛行不夠平穩(wěn)。機(jī)體輕是無(wú)人機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)由于無(wú)人機(jī)機(jī)體很輕,當(dāng)飛行高度升高時(shí),容易受高空風(fēng)力的影響,從而導(dǎo)致無(wú)人機(jī)飛行不穩(wěn)定,使影像不清晰。
二是傳感器控制不夠完善。普通的無(wú)人機(jī)由于技術(shù)的限制和要求,尚不能打在精度較高的傳感器,這使得監(jiān)測(cè)工作無(wú)法獲取精度較高的信息和圖像,無(wú)法滿足大比尺的測(cè)繪要求。
三是對(duì)通訊系統(tǒng)的依賴性大。由于無(wú)人機(jī)是通過(guò)技術(shù)人員操作,利用傳感器傳遞信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)和完成的,因此,無(wú)人機(jī)的控制程序?qū)νㄓ嵪到y(tǒng)的依賴程度很高。無(wú)人機(jī)對(duì)GPS和通訊系統(tǒng)的依賴使黑客很容易通過(guò)編碼程序來(lái)干擾無(wú)人機(jī)的正常飛行,引發(fā)安全問題。
3 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用
3.1 測(cè)繪影像資料的獲取
無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在進(jìn)行測(cè)量測(cè)繪時(shí),首先要選擇合適的飛行平臺(tái),飛行平臺(tái)要根據(jù)地形地貌的特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。與傳統(tǒng)的影像獲取手段不同,無(wú)人機(jī)的飛行旋偏角大而像幅小,因此,在獲取影像資料時(shí),可以采用空中三角的測(cè)量技術(shù),空中三角技術(shù)通過(guò)對(duì)拍攝進(jìn)行糾正和修復(fù),可以有效的防止拍攝中的漏洞。此外,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在進(jìn)行測(cè)繪影像資料的獲取時(shí),可通過(guò)采用曝光延遲拍攝補(bǔ)償、轉(zhuǎn)彎緩沖、飛行姿態(tài)控制等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.2 進(jìn)行測(cè)繪數(shù)據(jù)的采集
無(wú)人機(jī)在進(jìn)行測(cè)繪數(shù)據(jù)信息的采集時(shí),主要是運(yùn)用自動(dòng)加手動(dòng)技術(shù)相結(jié)合,通過(guò)二者的結(jié)合,將不合格的測(cè)繪數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行清除,提高信息的有效性和準(zhǔn)確性。同時(shí),根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)和結(jié)果,通過(guò)單一模型定向操作。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在進(jìn)行定向操作時(shí),要針對(duì)航行的路線進(jìn)行定向分析,通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)確定航線是否正常,是否發(fā)生了彎曲,從而對(duì)航線進(jìn)行操作,確保航線的精確度。
3.3 無(wú)人機(jī)拍攝數(shù)據(jù)的處理
跟傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集的方式不同,無(wú)人機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理在數(shù)碼影像的排列上不上規(guī)則的,因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的飛行角度問題,俯仰角和旋偏角較大,影像堆疊度對(duì)比增大,這就導(dǎo)致容易產(chǎn)生影像變形的問題。為了得到高質(zhì)量的影像,無(wú)人機(jī)搭載的數(shù)碼相機(jī)一般都是變焦鏡頭。為此,可先對(duì)變焦鏡頭進(jìn)行標(biāo)定,再對(duì)標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行分析,尋找不同焦段上相機(jī)內(nèi)參數(shù)及畸變參數(shù)與焦距之間的內(nèi)在關(guān)系,從而得到變焦相機(jī)快速標(biāo)定和畸變改正的方法,就能充分利用相機(jī)的變焦功能,從而提升無(wú)人機(jī)的工作效率。
3.4 低空作業(yè)中無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用
在山體較高,無(wú)人機(jī)起降條件不穩(wěn)定或云層較低,視線不好的情況下,使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行低空航拍遙感技術(shù),不僅可以更快、更高效的獲取影像資料,可以大大顯現(xiàn)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí),進(jìn)行低空無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪,可以廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)、資源環(huán)境檢測(cè)、應(yīng)急事故救災(zāi)等工作。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在低空作業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛和重要。比如當(dāng)前研制成功的“無(wú)人飛艇低空航測(cè)系統(tǒng)”的應(yīng)用,這種系統(tǒng)通過(guò)創(chuàng)新自檢校、自穩(wěn)定功能的組合特寬角低空數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng),利用特殊設(shè)計(jì)的像片重疊關(guān)系和檢校軟件,有效糾正因輕薄機(jī)械形變引起的誤差。并通過(guò)利用邊緣視場(chǎng)補(bǔ)償相機(jī)姿態(tài)角偏旋提高精度的方法,大大減輕了成像系統(tǒng)的整體重量。與傳統(tǒng)的信息采集技術(shù)相比,在自動(dòng)化方面的要求上無(wú)人機(jī)的要求更高,無(wú)人飛艇低空航測(cè)技術(shù)利用專門的數(shù)據(jù)處理軟件,大大提升了無(wú)人機(jī)的自動(dòng)化水平,從而明顯提高了影像處理的清晰度和分辨度。
目前,隨著無(wú)人機(jī)輕便靈活、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)的顯現(xiàn),無(wú)人機(jī)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于城市建設(shè)、水土保持監(jiān)測(cè)、防汛抗旱、應(yīng)急突發(fā)事件等方面,技術(shù)也在不斷提高和成熟。因此,應(yīng)在工程測(cè)繪中廣泛應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù),來(lái)大大提高工程測(cè)繪的精度,獲取更清晰、質(zhì)量更高的影像信息。
參考文獻(xiàn)
[1]堯志剛.論無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn),2016(18):256.
關(guān)鍵詞:無(wú)人機(jī)遙感技術(shù);智慧苗圃;數(shù)據(jù)采集
中圖分類號(hào):TU986
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號(hào):1671-2641(2017)03-0078-04
收稿日期:2017-04-11
修回日期:2017-05-17
Abstract: Seedlings constitute the core material basis of landscaping.The construction level of garden nursery may directly affect the development and construction of landscaping. This study adopts a method of low altitude scanning by unmanned aerial vehicle with laser radar to manually measure single seedling. We take aerial photos of three nurseries (Nantang, Nanxiang and Xiaku in Sihui City) and extract information including distribution, scope and coordinates, height and crown size of earch tree. The results show that the aerial photos taken from unmanned aerial vehicle would be more intuitive and efficient to complete survey data collection and realize nursery information management.
Key words: Unmanned aerial vehicle (UAV) remote sensing; Wisdom nursery; Data acquisition
引言
苗木是@林綠化建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ),園林苗圃是繁殖和培育苗木的基地,是供應(yīng)城市綠化用苗的后勤部[1]。我國(guó)苗圃的經(jīng)營(yíng)管理存在管理體制、國(guó)家投入、人才等諸多方面不完善的問題,同時(shí)信息化建設(shè)還相對(duì)薄弱,造成苗圃的大面虧損[2]。按照國(guó)家信息化建設(shè)的推進(jìn)和林業(yè)改革發(fā)展戰(zhàn)略,采用新技術(shù)推進(jìn)我國(guó)苗圃的管理水平和建設(shè)水平顯得日益重要。
無(wú)人機(jī)遙感技術(shù),是可應(yīng)用于多領(lǐng)域的新信息技術(shù)。從數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比、分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差、尋找試驗(yàn)誤差原因的全過(guò)程來(lái)看,無(wú)人機(jī)在林業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用可行性高[3],樊江川對(duì)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)樹技術(shù)進(jìn)行研究,結(jié)果表明通過(guò)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)樹木的主要特征參數(shù)精度符合森林資源調(diào)查的精度要求[4],且個(gè)別方面優(yōu)于傳統(tǒng)林業(yè)實(shí)地調(diào)查方法,使用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)建森林樹冠和高度模型[5],從多維空間的圖像可看到森林物種分類和健康情況[6],估算森林樹冠和樹高的變化[7]等領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵的作用,利用無(wú)人機(jī)空中三維激光掃描結(jié)合數(shù)字?jǐn)z影的方法,將是提高植被茂密實(shí)景模型精度的有效手段[8],但采用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)來(lái)提取園林苗圃信息及信息化管理的研究未見報(bào)道。
本研究是通過(guò)苗圃低空遙感及實(shí)地人工調(diào)查相結(jié)合的方法,利用無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)遙感技術(shù),掃描樣地苗木,通過(guò)單木分割,提取苗木的一系列特征參數(shù),比較分析無(wú)人機(jī)遙感測(cè)量和人工測(cè)量的數(shù)據(jù)豐富度及工作效率優(yōu)劣,為建設(shè)智慧苗圃的高效節(jié)約管理平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)智慧苗圃的信息化管理提供技術(shù)支撐。
1材料與方法
1.1主要儀器設(shè)備
本研究基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù),應(yīng)用Li-Air 無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)掃描系統(tǒng),集成激光雷達(dá)掃描單元、小型化組合導(dǎo)航系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間為25 min,巡航半徑2 km,巡航速度為8 m/s,航程為5 km;激光雷達(dá)單元的測(cè)距精度為2 cm,激光器數(shù)16,激光波長(zhǎng)905 nm,水平視野360°,垂直視野-15°~+15°,掃描頻率10 Hz。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
通過(guò)與傳統(tǒng)人工測(cè)量計(jì)算方式的對(duì)比,分析人工及無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)系統(tǒng)在獲取苗木特征參數(shù)中效率和成本的優(yōu)劣勢(shì)。具體實(shí)驗(yàn)方法如下:
1)在天氣晴好的條件下,在四會(huì)南塘、南鄉(xiāng)和下堀的3個(gè)苗圃,分別取1個(gè)大樣地進(jìn)行無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)掃描,樣地大小為300 m×50 m,再在每個(gè)大樣地中取3個(gè)小樣方,樣方的大小為20 m×20 m,同一個(gè)大樣地中,沿直線每隔100 m取1個(gè)小樣方,進(jìn)行人工每木測(cè)量,獲得苗圃內(nèi)苗木的數(shù)量、高度、冠幅、胸徑等參數(shù)。同時(shí)記錄每個(gè)樣方的測(cè)量的耗時(shí)和人工。
2)利用多旋翼無(wú)人機(jī)搭載激光雷達(dá)系統(tǒng),對(duì)3個(gè)苗圃的大樣地進(jìn)行低空激光掃描,獲得空間點(diǎn)云數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理,得到苗圃內(nèi)苗木的數(shù)量、高度、冠幅等參數(shù),同時(shí)記錄無(wú)人機(jī)飛行架次和操作人工數(shù)。
一、無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)
1、無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)的組成
無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)是由地面部分、空中部分以及數(shù)據(jù)處理部分組成,其中主要是前兩部分,地面部分是由航跡規(guī)劃系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng),空中部分則包含空中控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)以及無(wú)人機(jī)平臺(tái)。
航跡規(guī)劃系統(tǒng)主要是對(duì)空中飛行器進(jìn)行航線的規(guī)劃,規(guī)劃航線的依據(jù)主要是根據(jù)飛行要求、飛行器的性能和飛行作業(yè)區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃,規(guī)劃后的航線傳遞至地面控制系統(tǒng)和空中控制系統(tǒng)中,用于控制飛行的航線軌跡,傳感器系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)的主要獲取遙感影像的設(shè)備,它的種類多樣,主要包括CCD數(shù)碼相機(jī)、磁測(cè)儀以及合成孔徑雷達(dá)等,其中CCD數(shù)碼相機(jī)由于感光度和色彩深度好,而且它的載片量大,所以在地震災(zāi)區(qū)采用的是CCD數(shù)碼相機(jī),遙感器在獲取遙感影像后通過(guò)飛行平臺(tái)和地面控制系統(tǒng)則對(duì)影像進(jìn)行傳輸和處理。數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮系統(tǒng)目的是為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。數(shù)據(jù)后處理部分是對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行加工,并提取有效信息。集合各個(gè)部分的功能完全可以滿足災(zāi)情監(jiān)測(cè)的需要。
2、系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
①機(jī)動(dòng)快速、升空準(zhǔn)備時(shí)間短、飛行速度快可迅速到達(dá)監(jiān)測(cè)區(qū)域,高精度遙感設(shè)備操作簡(jiǎn)便,可以在短時(shí)間內(nèi)獲取遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果。
②無(wú)人機(jī)自動(dòng)化程度高,可按照預(yù)定的飛行航線自主飛行和拍攝,即使飛出人的視線范圍內(nèi)也可自行按照預(yù)定航線飛行,并且航線控制精度高,飛行姿態(tài)平穩(wěn)。適應(yīng)各種不同的情況。
③智能化程度高,有故障自動(dòng)檢測(cè)及修復(fù),而且易操作,人員經(jīng)過(guò)短期培訓(xùn),便可自行操作。
④無(wú)人機(jī)上的攝像設(shè)備,具備面積覆蓋大的技術(shù)能力,并且獲取圖像的分別率很高,可以達(dá)到分米級(jí)。
⑤運(yùn)營(yíng)成本較低,系統(tǒng)的存放以及維護(hù)簡(jiǎn)便。
二、無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)工作
1、工作流程
①在災(zāi)害發(fā)生的第一時(shí)間里立刻確定災(zāi)區(qū)的位置,并進(jìn)行收集災(zāi)區(qū)的資料,為無(wú)人機(jī)飛行的飛行條件進(jìn)行分析,如對(duì)氣象資料中的風(fēng)力、雨雪天氣對(duì)確保飛行的安全是重要的信息,無(wú)人機(jī)可在小雪天氣以及8級(jí)風(fēng)速這種惡劣天氣秀飛行。
②在災(zāi)區(qū)的地理位置確定后對(duì)重災(zāi)區(qū)進(jìn)行航線規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行的飛行高度、航跡進(jìn)行規(guī)劃,并在地面建立信號(hào)傳輸架,通常無(wú)人機(jī)飛行的高度在50米到4000米之間,速度在70公里/小時(shí)到160公里/小時(shí)范圍內(nèi),續(xù)航的能力在3消失內(nèi)。
③航線規(guī)劃好后把航線信息輸入控制臺(tái),便可對(duì)無(wú)人機(jī)發(fā)出飛行指令,無(wú)人機(jī)在接到指令后,可通過(guò)短距離跑的滑行、人工投射方式起飛,無(wú)人機(jī)則可按照預(yù)定航線進(jìn)行飛行。
④當(dāng)無(wú)人機(jī)超出了人的視線范圍內(nèi)之后,無(wú)人機(jī)通過(guò)地面控制系統(tǒng)可視線自動(dòng)化飛行,以及完成災(zāi)區(qū)的拍攝,拍攝到得遙感影像通過(guò)傳感器、無(wú)人機(jī)平臺(tái)及地面控制站間進(jìn)行傳輸,并通過(guò)顯示裝置實(shí)時(shí)顯示。
⑤無(wú)人機(jī)在執(zhí)行了拍攝任務(wù)后自動(dòng)關(guān)閉遙感設(shè)施,按照預(yù)定航線返行并根據(jù)地面控制人員的指令自行降落。
⑥在得到數(shù)據(jù)之后,用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)影像資料進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和綜合分析。
2、無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的作用
地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后,人員很難在第一時(shí)間進(jìn)入災(zāi)區(qū),因此得到災(zāi)區(qū)的第一手資料成為災(zāi)后處理事件的第一要?jiǎng)?wù),無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可在人員到達(dá)災(zāi)區(qū)之前得到災(zāi)區(qū)的影像圖,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的作用很重要,體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。
①提高災(zāi)情的監(jiān)測(cè)能力
②提供了客觀準(zhǔn)確的災(zāi)情數(shù)據(jù)
③監(jiān)督了災(zāi)后恢復(fù)重建進(jìn)展情況
④提升了預(yù)警監(jiān)測(cè)水平
⑤健全了對(duì)地觀測(cè)技術(shù)在減災(zāi)救災(zāi)中的應(yīng)用
三、案例分析
我國(guó)是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)國(guó),無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在災(zāi)害中第一時(shí)間獲取影像信息數(shù)據(jù),并對(duì)災(zāi)區(qū)的救援工作提供了第一手的資料。在四川雅安廬山縣地質(zhì)災(zāi)害中無(wú)人機(jī)得災(zāi)害救援能力得到了充分的體現(xiàn),國(guó)家減災(zāi)中心在震后30分鐘以內(nèi)啟動(dòng)了重大自然災(zāi)害無(wú)人機(jī)應(yīng)急合作機(jī)制,迅速的組織了無(wú)人機(jī)遙感災(zāi)害監(jiān)測(cè)工作組,北京、西安以及四川分別派出了無(wú)人機(jī)隊(duì)伍進(jìn)行災(zāi)后的遙感測(cè)繪工作,為救援和災(zāi)后重建提供了大量的珍貴資料,使國(guó)家及時(shí)的做出了正確的方案。
關(guān)鍵詞:無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù);工程測(cè)繪;應(yīng)用
工程測(cè)繪結(jié)果和后續(xù)工程建設(shè)有著密切的關(guān)系,在工程建設(shè)的過(guò)程中,只要最終測(cè)繪結(jié)果具備真實(shí)性和準(zhǔn)確性的特征,才可以保證后續(xù)工程的有序進(jìn)行,但是在傳統(tǒng)測(cè)繪工作中不僅會(huì)浪費(fèi)大量的人力和物力,最終的工作效果也無(wú)法得到有效提升,因此需要充分的發(fā)揮無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)行清晰的成像,凸顯科學(xué)性和高效率的工作優(yōu)勢(shì),提高現(xiàn)代工程測(cè)繪發(fā)展水平。
一、無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
(一)安全性和可靠性
在無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中,安全性和可靠性的特征是比較明顯的,并且這也是無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的這一大背景下,無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用,并且在多項(xiàng)研究中充分的發(fā)揮這項(xiàng)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì),從而給實(shí)際工作起來(lái)一個(gè)重要的支撐和引導(dǎo)作用。在遙感技術(shù)的作用下,無(wú)人機(jī)能夠進(jìn)行科學(xué)性的控制和數(shù)據(jù)的搜集,將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)和圖像攝影進(jìn)行相互的融合,搭建一體化的平臺(tái),從而提高實(shí)際測(cè)繪的效果以及質(zhì)量[1]。另外在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中,由于無(wú)人機(jī)無(wú)需駕駛員就可以在空中飛行,也不需要工作人員進(jìn)行實(shí)際的監(jiān)督以及管理,這在一定程度上保證了工程測(cè)繪的整個(gè)工作過(guò)程是非常安全和可靠的,使得最終測(cè)繪的精準(zhǔn)性能夠得到最大程度的保障。
(二)靈活性
在運(yùn)用無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)繪的過(guò)程中,可以根據(jù)實(shí)際工作需求和工作要求對(duì)高程進(jìn)行精準(zhǔn)性的確定。無(wú)人機(jī)有著較低的飛行速度,在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中能夠使得最終的測(cè)繪效果得到有效的改善,在應(yīng)用時(shí)由于無(wú)人機(jī)的質(zhì)量是比較輕的,靈活性較強(qiáng),所以工作人員可以根據(jù)實(shí)際工作情況選擇多種多樣的起降方式。無(wú)論是設(shè)備的安裝還是具體的測(cè)繪過(guò)程,都是非常簡(jiǎn)單的,因此在工程測(cè)繪項(xiàng)目中無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛[2]。一些工程如果測(cè)繪地點(diǎn)是非常偏僻而復(fù)雜的,那么可以運(yùn)用小型的無(wú)人機(jī)來(lái)進(jìn)行日常的測(cè)繪工作,最終所獲得的數(shù)據(jù)也是非常精準(zhǔn)和可靠性的,極大的便利了工作人員的日常工作過(guò)程,降低了實(shí)際工作的難度。
(三)處理費(fèi)用較少
對(duì)于無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)來(lái)說(shuō),相比于普通的航拍飛機(jī),整個(gè)控制系統(tǒng)是非常簡(jiǎn)便的,并且整個(gè)工程投入的成本較少,是普通航拍飛機(jī)的1/5 。技術(shù)人員在實(shí)際測(cè)繪的過(guò)程中只需要通過(guò)遙感系統(tǒng)就可以對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行靈活性的操作,對(duì)于無(wú)人機(jī)的材料來(lái)說(shuō)一般都是碳纖維的復(fù)合材料,這種材料的質(zhì)量較輕,在后期保養(yǎng)的過(guò)程中非常的簡(jiǎn)單。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)作為一種新興的技術(shù),能夠具備科學(xué)而高效率的圖像處理效果,在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程中,對(duì)于硬件配套設(shè)施來(lái)說(shuō)沒有較高的要求,所以運(yùn)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和收集,會(huì)比普通航拍飛機(jī)更加的便捷和高效,因此在工程測(cè)繪中得到了廣泛的應(yīng)用。
(四)精準(zhǔn)性的成像
無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的成像是非常精準(zhǔn)性的,最主要是由于無(wú)人機(jī)的數(shù)碼成像設(shè)備精準(zhǔn)度較高,并且也是我國(guó)當(dāng)前型號(hào)較新的設(shè)備,無(wú)人機(jī)攝影成像可以從多個(gè)角度來(lái)確定水平角度和傾斜角度,運(yùn)用不同的方式來(lái)進(jìn)行工程的測(cè)繪[3]。另外利用無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行工程數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí),可以從不同的角度和不同的尺度來(lái)進(jìn)行拍攝和攝像,也可以有效的解決存在于傳統(tǒng)測(cè)繪工作中遮擋問題的發(fā)生,使得最終測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度得到有效的提高,這也是傳統(tǒng)測(cè)繪工作中無(wú)法達(dá)到的工作效果。
二、無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用
(一)影像資料的獲取
在工程測(cè)繪中運(yùn)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)時(shí),可以對(duì)整個(gè)工程測(cè)繪項(xiàng)目進(jìn)行數(shù)據(jù)的科學(xué)性管理,工作人員需要對(duì)飛行平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真的選取,保證整個(gè)工作的有效性和科學(xué)性。另外還需要根據(jù)工程所在的地區(qū)進(jìn)行地形地貌結(jié)構(gòu)的確定,保證影像資料能夠獲得精準(zhǔn)性的數(shù)據(jù),與實(shí)際工程需求工作要求相符合。工作人員要根據(jù)無(wú)人機(jī)飛行員篇講來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行科學(xué)性的調(diào)整,這樣一來(lái)可以更加便捷性的獲取相關(guān)的影像資料。在空中三角測(cè)繪技術(shù)的作用下,可以使整個(gè)攝像過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單,并且還可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)在測(cè)繪工作中存在的偏差,在最短時(shí)間內(nèi)提出有效的糾正方案,保證測(cè)繪數(shù)據(jù)的完整性和科學(xué)性。值得注意的是,在利用無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)時(shí),可以實(shí)現(xiàn)全方位的優(yōu)質(zhì)性測(cè)量管理效果,為后續(xù)施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此相關(guān)工作人員需要充分認(rèn)識(shí)到無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì),保證實(shí)際工作的有序進(jìn)行。另外技術(shù)人員還需要對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效的控制,特別是要控制好曝光延遲的時(shí)間,這樣一來(lái)可以更加完整性的進(jìn)行轉(zhuǎn)彎的緩沖,加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行姿勢(shì)的有效控制,使得無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的水平得到有效提升,實(shí)現(xiàn)全面的升級(jí)。
(二)工程測(cè)繪數(shù)據(jù)的獲取
在應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)時(shí),需要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)測(cè)繪數(shù)據(jù)的有效搜集,工作人員可以通過(guò)手動(dòng)或者自動(dòng)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的優(yōu)化性設(shè)計(jì)和處理,實(shí)現(xiàn)科學(xué)化的工作效果。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)需要進(jìn)行數(shù)值的優(yōu)化性處理,保證無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì),在實(shí)際工作中需要將一些不合格的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的篩選,促進(jìn)測(cè)繪準(zhǔn)確性的提升。另外還需要建立系統(tǒng)化的信息處理機(jī)制,從而使得測(cè)繪信息水平能夠得到有效提高,方便工作人員進(jìn)行后期的處理和加工。在對(duì)測(cè)位結(jié)果進(jìn)行管理和控制時(shí),技術(shù)人員也要加強(qiáng)對(duì)定向操作的重視程度,運(yùn)用聯(lián)合機(jī)制的思路達(dá)到最優(yōu)質(zhì)的測(cè)繪效果,保證數(shù)據(jù)的完整性。除此之外,還需要利用無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目航線的有效處理,對(duì)航線進(jìn)行準(zhǔn)確性的整合,從而使得整個(gè)工程操作能夠具備完整性和真實(shí)性的特征,使得所獲得到的數(shù)據(jù)能夠滿足工程測(cè)繪的需求以及要求。
(三)低空作業(yè)中的應(yīng)用
在進(jìn)行低空作業(yè)時(shí),無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)能夠?qū)υ茖雍筒环€(wěn)定性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)性的處理,保證最終影像資料獲取具有真實(shí)性的特征。在資源環(huán)境監(jiān)測(cè)和城市建設(shè)測(cè)繪工作中,無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)不僅可以使成像系統(tǒng)的質(zhì)量得到有效的提升,還有助于使數(shù)據(jù)處理效果能夠達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)以及標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)束語(yǔ):
在當(dāng)前時(shí)代下,無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用價(jià)值是非常高的,工作人員需要提高自身工作素質(zhì)以及工作能力,加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用的重視程度,以提升實(shí)際測(cè)繪工作效率和質(zhì)量為主對(duì)測(cè)繪結(jié)果進(jìn)行有效的優(yōu)化,從而為后續(xù)工程建設(shè)提供重要的信息支撐和數(shù)據(jù)的保證。
參考文獻(xiàn)
[1]吳俠.淺析無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用[J].世界有色金屬,2019 (17 ):297-298.
【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)航測(cè) 山區(qū)水利測(cè)繪 遙感技術(shù)
目前航天攝影技術(shù)體系正在逐漸的走向成熟,尤其是在國(guó)家地圖測(cè)繪過(guò)程中有著不可代替的作用,但在比例尺、小區(qū)域成圖任務(wù)時(shí)則陷入了一種無(wú)能為力的局面。造成這一現(xiàn)象的主要原因就是傳統(tǒng)的航空測(cè)量的精準(zhǔn)度雖然能夠滿足大比例尺成圖,但卻無(wú)法滿足小區(qū)域。而無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)的出現(xiàn)恰好解決了這一問題。
一、無(wú)人機(jī)的類型
為了促進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及合理的對(duì)能源進(jìn)行分配,為了順利的完成建立水利工程的目標(biāo),就必須要進(jìn)行水利測(cè)繪,受我國(guó)地理環(huán)境影響,我國(guó)水利資源多數(shù)都分布在我國(guó)的西部地區(qū),而且這些地區(qū)多數(shù)都處于高山峽谷之中,這給水利測(cè)繪帶來(lái)了巨大的麻煩。在高山地區(qū)中河流存在的地形環(huán)境惡劣,河流的兩端通常都是非常陡的坡,在河谷地帶因?yàn)楦叨壬系淖兓矔?huì)引起氣候的變化,這樣會(huì)導(dǎo)致周圍的環(huán)境較為惡劣[1]。在這種環(huán)境下使用無(wú)人飛機(jī)對(duì)環(huán)境進(jìn)行航拍,飛機(jī)應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力和穩(wěn)定性。在河谷地區(qū)工作人員的視線將會(huì)受到一定的限制,因此無(wú)人飛機(jī)在起飛、降落、飛行等過(guò)程應(yīng)當(dāng)更加容易被控制,在操作過(guò)程中,因?yàn)闊o(wú)人飛機(jī)控制難度大而造成飛機(jī)莫名失蹤的案例屢見不鮮。固定翼無(wú)人機(jī)是一種適合山區(qū)水利測(cè)繪的飛機(jī),如圖1所示。
圖1固定翼無(wú)人機(jī)
固定翼無(wú)人機(jī)的起降和起飛主要通過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)翼的滑行完成,同時(shí)固定翼無(wú)人機(jī)也具有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力。固定翼無(wú)人飛機(jī)的種類較多,在搭載遙感傳感器上不會(huì)存在問題,同時(shí)在起飛放上也具有滑行、車載、彈射等起飛方式,在降落上具有撞網(wǎng)、滑行和傘降等降落方式,同時(shí)還具有載荷大、速度快、成效高等優(yōu)勢(shì),主要適用于1:1000或1:2000的航拍[2]。
二、遙感傳感器
針對(duì)遙感器的選擇應(yīng)當(dāng)由不同的遙感任務(wù)而定,常用的機(jī)載遙感設(shè)備有光學(xué)相機(jī)、紅外掃描儀、磁測(cè)儀、雷達(dá)等。通常情況下在測(cè)繪中使用的遙感設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有體積小、精度高、數(shù)字化等特點(diǎn)。目前在無(wú)人機(jī)中最常用的是掃描儀(或小型數(shù)字相機(jī))作為機(jī)載遙感設(shè)備,目前測(cè)量相機(jī)主要分為專業(yè)量測(cè)相機(jī)和非量測(cè)相機(jī)兩種,現(xiàn)在我國(guó)的多數(shù)無(wú)人飛機(jī)通常使用的都是非量測(cè)相機(jī),因?yàn)橥瑢I(yè)的量測(cè)相機(jī)相比,非量測(cè)相機(jī)具有畸變差大、像幅小等問題,因此在使用前應(yīng)當(dāng)對(duì)相機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的校正。在對(duì)非量測(cè)相機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面入手:測(cè)定主距位置、主點(diǎn)和光學(xué)畸變系數(shù)。
在水利測(cè)區(qū)1:2000的比例尺成圖要求下,航攝地面采樣距離(GroundSalnpleDIStanCe)通常情況下應(yīng)當(dāng)在16到21厘米之間。傳統(tǒng)的比例時(shí)已經(jīng)無(wú)法準(zhǔn)確的反應(yīng)數(shù)據(jù)相機(jī)的成圖能力、對(duì)攝影測(cè)量來(lái)說(shuō),只有同GSD相同的影像,才具有對(duì)地面物體目標(biāo)的判斷能力。例如,
在同一臺(tái)高度的無(wú)人航測(cè)飛機(jī)上上放置兩臺(tái)焦距相同的數(shù)字相機(jī),雖然它們的比例尺度相同,但受像元尺寸不同的影響,也將會(huì)造成影響到GSD,從而導(dǎo)致差異的存在,通常情況下影像GSD同成圖比例尺間是一種穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
三、數(shù)據(jù)處理
在航測(cè)成圖過(guò)程中要求航片旁向重疊度(25%-35%)與航向重疊度(55%-65%)。像片旋角應(yīng)當(dāng)小于6度,像片傾角應(yīng)當(dāng)小于2度。航線彎曲度應(yīng)當(dāng)小于3%。
無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)多使用掃描儀(或小型數(shù)字相機(jī))作為機(jī)載遙感設(shè)備同傳統(tǒng)航片比較,具有數(shù)量多。像幅小等特點(diǎn),因此應(yīng)當(dāng)針對(duì)遙感影像具有的特點(diǎn)及相機(jī)在拍攝過(guò)程中的幾何模型和姿態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)圖像進(jìn)行校正,目前來(lái)看應(yīng)當(dāng)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)出相應(yīng)的軟件進(jìn)行交互式處理。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)開發(fā)影像快速識(shí)別和快速拼接軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行質(zhì)量。影像質(zhì)量的快速處理和快速檢查,從而滿足整套系統(tǒng)在應(yīng)用中的快速性。航測(cè)模塊是水利測(cè)繪中最重要的模塊之一,它會(huì)直接影響對(duì)航測(cè)進(jìn)度以及質(zhì)量產(chǎn)生影響。下面我們就DPGrid低空處理系統(tǒng)為例進(jìn)行論述。如圖2所示。
圖2 DPGrid低空處理系統(tǒng)工作流程
在工程管理模塊中主要包含三部分,分別是:航帶設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、影響預(yù)處理。在參數(shù)設(shè)置中應(yīng)當(dāng)包括工程參數(shù)設(shè)置、測(cè)區(qū)工程的建立、參數(shù)控制、相機(jī)參數(shù),通常情況下將.cmr文件進(jìn)行直接導(dǎo)入即可。在航帶設(shè)置過(guò)程中依據(jù)影像對(duì)航帶進(jìn)行排列即可,影像預(yù)處理主要指的是對(duì)原始影像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、改正其主點(diǎn)、快速視圖和金字塔影響的合理處理。
自動(dòng)空三軟件是自動(dòng)控模塊中的重點(diǎn)內(nèi)容,在自動(dòng)控模塊中主要包含了智能挑點(diǎn)、匹配、成果輸出等過(guò)程。智能挑點(diǎn)是DPGrid處理軟件同市面上其它軟件相比的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì),通過(guò)航帶間對(duì)應(yīng)的影像點(diǎn)進(jìn)行傳遞,并利用影響構(gòu)件對(duì)存在的誤差配點(diǎn)進(jìn)行合理剔除。最后利用人工對(duì)交互是編輯部分進(jìn)行干預(yù)對(duì)具有錯(cuò)誤的像控點(diǎn)進(jìn)行剔除,有效的對(duì)空三精度進(jìn)行了提高。
雖然無(wú)人機(jī)內(nèi)業(yè)務(wù)流程成同傳統(tǒng)的攝影數(shù)據(jù)處理流程具有很多類似點(diǎn)。但因?yàn)闊o(wú)人機(jī)影像分辨率高其單幅覆蓋的范圍較小,所以在對(duì)像控點(diǎn)上要比傳統(tǒng)的影像測(cè)量要求更高。因?yàn)閷?duì)無(wú)人機(jī)的像控點(diǎn)要求更高,所以在布設(shè)密度上也應(yīng)該更加的密集。通常情況下,應(yīng)當(dāng)采用全野外,利用平高網(wǎng)法進(jìn)行布點(diǎn),同時(shí)應(yīng)當(dāng)確保每條航帶間都具有連接像控點(diǎn)。在這里需要特殊注意的是同傳統(tǒng)布設(shè)機(jī)像控點(diǎn)法有所不同,無(wú)人機(jī)控點(diǎn)布設(shè)需要工作人員在航片上刺出合理的控像點(diǎn)。在無(wú)人機(jī)起飛前應(yīng)當(dāng)有工作人員預(yù)先鋪設(shè)點(diǎn),并且要做好相應(yīng)的標(biāo)志,在讓無(wú)人機(jī)進(jìn)行起飛,這樣布設(shè)起來(lái)更加簡(jiǎn)單。
結(jié)束語(yǔ):
無(wú)人飛機(jī)重量輕、體積小等特點(diǎn),因此在飛行過(guò)程中及容易被風(fēng)干擾,在飛性過(guò)程中,其實(shí)際飛行路線以及飛行的姿態(tài)都會(huì)受到自然天氣的影響而發(fā)生變化,特別是在一些高山地區(qū),因?yàn)樵茖痈叨葧?huì)有所下降,因此導(dǎo)致了飛機(jī)將會(huì)在云上飛行,這就嚴(yán)重的影響了航片的質(zhì)量。因?yàn)樯絽^(qū)地形復(fù)雜,所以在控制點(diǎn)的布設(shè)上往往存在較大的難度,部分地區(qū)無(wú)法鋪設(shè)控制點(diǎn),從而導(dǎo)致測(cè)繪出的結(jié)果同實(shí)際將會(huì)有所差別。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)目前還是一個(gè)新領(lǐng)域,工作人員對(duì)設(shè)備、技術(shù)等方面的掌握還不是十分的成熟,因此在今后的發(fā)展中需要工作人員的不斷努力,揚(yáng)長(zhǎng)避短,促進(jìn)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):