无人机航摄技术在土地整治项目中的应用探究

山东省煤田地质局第二勘探队 山东 济宁 272000

引言

随着科学技术的快速发展,促使测绘工作的专业性及技术水平明显提升,其中具有代表性的是对低空无人机数码航摄技术的应用。低空无人机数码航摄具有灵活性、无须专用机场、运输便捷等特点,能够在测量困难、突发自然灾害、小块区域等严峻环境下作业。下文将应用无人机航摄系统测绘1∶1000、1∶2000地形图为案例,对无人机航摄测绘地形图的精度进行探究。

1 无人机低空摄影系统

无人机低空摄影系统以无人机为飞行平台,通过飞行控制系统实现无人机的固定航线飞行,并拍摄高分辨率遥感影像,从而快速获取目标区域基础遥感信息数据。该系统由飞行控制系统;地面站系统;航拍系统等部分组成,获得的数据经过后期内业处理生成各类直观影像和模型。其中,飞行控制系统是无人机摄影系统的飞行控制核心,它能够接受地面发射的控制信息,使无人机按照预定航线;速度;高程进行自动飞行及返航,该系统通过GPS定位无人机坐标位置,实时计算无人机的飞行速度,高度等信息。地面站系统通过实时向无人机发送信号控制其飞行航线、速度、高程等。能够显示无人机飞行区域的电子地图飞行航线、参数、无人机姿态等信息、达到监视飞行状态的目的。航拍系统可以根据实际需要,搭载各类传感器(如普通数码相机、红外多光谱相机等)以及稳定云台,实现多精度、多角度实时遥感数据采集。

2 无人机的特点

无人机是通过无线电遥控设备或机载计算机程序控系统进行操控的不载人的固定翼或旋转翼飞行器,是继卫星遥感、大飞机遥感之后新兴起来的一项新型航空遥感技术,它的特点主要体现在以下几方面:(1)运输方便。无人机的机翼与机身采用的分体式结构,安装快捷,拆卸灵活,只需装载于一般运输车辆中,方便在各地各项目之间转运。(2)操作便捷。可采用滑跑及弹射起飞,降落受场地限制较小,在楼顶、公路或草地等开阔区域均可起降,无需租用机场起降和协调等一系列繁琐工作。(3)可以获取高精度正射影像图。能够拍摄出大比例尺高分辨率的正射影像图,能够清晰直观地反应土地整治项目区域的田埂、道路、沟渠等地形地貌。(4)工作效率高。无人机航摄相比大飞机而言,对天气的要求相对较低,能低空作业和云下摄影,尤其是发生突发事件时,能够优于有人驾驶飞机不宜执行的工作任务。

3 无人机航摄测量技术在某工程的应用

近年来,石嘴山地区的社会经济发展迅速,增加了各项非农建设的占地项目,出现了耕地数量逐渐减少和粮食安全保障等亟待解决的问题。本文列举惠农三站项目为实例,概述无人机航摄技术的具体情况。明确勘测区域范围:该项工作由作业人员到项目的现场进行踏查,并在项目区界址线进行代表性界址点的选取,通过利用手持形式的GPS对其经度和纬度进行实地测量,将测量结果在谷歌地球上体现,作业范围以此为基准。因项目工程中,单体项目规模较小(>150hm2),测区仅为一个项目,给控制工作造成了一定难度,并缺乏经济性。所以,把比邻的项目合并形成一个测区,仅需一个架次就可完成勘测,并分测区进行航摄参数设计。航片的拍摄与制作:通过利用型号为UV-Ⅱ的无人机,型号为NikonD800的相机完成航拍任务,2016年4月为航摄的具体实践,f=35mm为其航摄焦距,设计的具体航带 。

像幅为4912×7360(36.0mm×24.0mm)像素;航线间距为160m;航行的速度为130km/h;以大于4.8°为飞行过程中控制像片发生的倾斜角度;以大于8°为旋偏角度;航线弯曲程度不超过4%;同航线高差之间的差值不超过25m;像片发生移位的差值不超过25m。影响的颜色较为均匀且清晰度良好,成像色彩中不存在划痕与云影的现象,层次感较强,画面反差较小,准确的像元分辨率值为6.51μm。通过刻录硬盘的方式记录照片的数据信息,并保证曝光点数的序号和像片号的文件名呈对应的关系。最后,提交航摄资料的详细清单,该清单中包括航摄的准确日期、航线代号、测区代号、机组代号、相机鉴定的参数、起止片号信息以及总片数量。测量像控点与控制点:通过对实地情况进行分析,向项目区域内设置8个E级别的控制点,尽量选择较固定的位置进行GPS控制点的设定,以符合高程实测、空测量以及成功检验要求的标准。通常情况下,将普通的混凝土标石埋设在GPS控制点处,标石主要通过现场浇筑混凝土的方式完成,底面规格为50cm×50cm,顶面规格30cm×30cm,高度为50cm,将GPS的钢钉埋设在标石顶部,并在现场标记GPS的具体控制点。将精度为6mm+3pm的双频GPS的接收机作为GPS控制的观测仪器,安置天线时,选择光学对中器(对中精度不超过0.45mm)和三脚架。以上工作在作业开始之前配置各种仪器的参数,利用静态定位的模式完成控制测量工作,点观测时间则通过GPS双频接收机辅助完成,其同步的时间不得少于2.5h。完成观测作业的程序后,对数据进行及时的预处理和传输工作。

结语

随着测量技术的飞速发展,无人机摄影技术的精度指标能够满足土地整治项目活动中测量及规划设计的需要,笔者以项目为研究对象,总结分析无人机摄影技术在土地整治项目测量及规划设计中应用的经验和做法。可以利用无人机航摄的灵活机动性来帮助工作人员提高土地整治项目的准确性,同时又能缩短测量和规划设计的作业工期,为土地整治项目起到至关重要的意义。