无人机航测系统在公路带状地形测量中的应用

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  [摘要]社会的发展和交通的发展是一个相辅相成的过程,社会经济的发展离不开发达的交通,发达的交通又必将带动社会经济的进一步发展。因此交通的发展对于整个社会的进步发展来说是至关重要的,然而道路交通的测量测绘耗费大量的人力物力,公路带状地形测量就是其中一个典型的例子。无人机航空摄影测量系统的发展为道路测量带来了新的曙光,灵活、快捷、精准的测量在公路测量方面优势突出,而且在其他的领域也有着良好的体现,今后也将为经济的发展和社会的进步作出巨大的贡献。
  [关键词]无人机 测量 航测系统 应用
  [中图分类号] P271 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-5-137-1
  1无人机航测系统的在地形监测方面的优势
  1.1快递高效的响应能力
  无人机较易控制,由于没有人员直接在飞行器内部操作,所以无人机在平时保养化程度较高,也因此无人机处于时刻准备着的状态,一旦出现紧急任务,无人机可以随时出发执行任务,效率相当高。同时相对于有人机来说,无人机起飞时间短,受外界环境的影响较小,所以在执行任务时考虑的因素相对较少,在突发情况下,其灵敏快捷的优势体现的淋漓尽致。另一方面,无人机自动化程度较高,对监测的信息可以及时的进行汇总处理,并传输到相应的管理基地,为工作人员节约了大量的时间。
  1.2固定的飞行航线
  无人机的一切都是人工设定的,这一点对于目标的监测也是相当有利的,尤其是对一些环境容易变化的区域。在公路带状地形测量中,为了保证道路基础的安全稳定,固定的监测路线和监测角度都是相当重要的。而无人机可以完全执行预先设定的数据,以一个相当精准的高度、角度以及飞行姿态来执行监测任务,可以得到相当理想的监测结果。
  1.3高分辨率的遥感摄影技术可以获得精准的数据信息
  近年来,各种科学技术得到了较大的发展,这也是无人机发展的基础。高分辨率的数字化成像设备为无人机获得精准的数据信息提供了基础,同时无人机可以按照预定的轨道飞行监测,因此我们可以通过控制飞行的高度、角度、姿态等来全面的获取信息。另一方面,由于飞行的高度较低,加上高分辨率的成像设备,可以获得高精度的影像信息,对于带状地形的测量是相当准确的,也可以充分利用这些信息设计出合适的公路路线。
  1.4运营管理的成本较低
  无人机的操作管理简单,不需要大量的人力物力来培养人才。同时,无人机的运营成本较低,维护也是较为简单方便,可以最大化的发挥出无人机的作用。另一方面,无人机在监测的过程中需要较为精准的影像数据信息,低空飞行是一个必备条件,而依据相关规定,千米以下的低空飞行不设管制,这无形中也节约了无人机运营的成本。
  2无人机航测系统在实际作业中的运用
  无人机航测系统在地形监测中的运用是相当广泛的,在公路的带状地形中的运用也是较为突出的,下面我们以浙江省某公路中的一段道路监测为例,对无人机航测系统在带状地形监测中的运用做出一个合理的分析。该线路全长10.1公里,处于山地地形,而且地势高差太大,地物较为复杂,沿线道路交通不便,通视情况较差。
  2.1地形的首级控制点布设
  为了保证控制测量准确性和精度,在沿线十公里的线路上用GPS布设了四个四等GPS控制点,作为该道路地形测量的首级控制点。
  2.2像片控制点的布设原则及测量方法
  其一,像片控制点标志的设计。本项目像片控制点标志使用1.5m方形喷绘纸,设计为黑白相间的三角形图案。其二,像片控制点的设置较为密集,由于本次测量的区域为山区地形,树木繁密,为了保证摄影成像的效果,在测量前需要在测量的线路上设置相应的布标,其布标要颜色分明以保证拍摄的效果。其三,测量精度的保证。本次布控的像控点为平高点,像片控制点的测量采用网络RTK的测量方法,差分信号采用宁波CORS网络参考站提供的数据链。最后用全站仪去检测控制点精度,较差符合规范要求。
  2.3无人机低空高精度摄影
  无人机的航线都是人工预设的,所以根据测量的需要,对无人机的航线进行设计。由于无人机航线测量的宽度有限,依据目标测量的要求,本次设计需要无人机飞行五个架次,而且每个架次要飞行三条航线以保证测量的结果全面、精准。另一方面,无人机虽然拥有高精度的摄影设备,但是合理的飞行高度会使得所获取的影像效果更好。同时,相对于有人驾驶的测量机械来讲,无人机对测量环境的限制更少,但并不是毫无限制,因此在进行带状地形的测量时,最好选择最佳的气候条件,获得的数据信息会更加精准。
  2.4高精度的加密计算
  无人机对拍摄的结果会自动的进行收集处理计算,尤其是数码像片经过像片改正,可以充分的消除框标坐标残差。在进行数据处理时,内定向地采用边框自动计算,同时全面的考虑到大气折光等环境的影响,采用设备仪器自动校准的模式减少系统误差的影响,从而保证最大限度的计算结果的精确性
  2.5内业测图与外业测绘
  内业矢量测图采用JX4-G数字摄影系统。在全数字摄影测量系统上进行立体数据采集,立体像对直接导入空三加密成果。外业测绘需要在实际的图纸上进行,严格按照公路的各项勘测标准,对测量的结果进行修整和补测,以充分确保测量的准确性。在进行外业测绘的过程中,应注意对以下问题的处理。其一,各种通讯设施的处理,在图中必须要标明电线、线缆等线路的走线和转折点。其二,为了不影响公路在带状地形中的设计运用,要标明测量区域内的公路、桥涵等道路构造物的详细情况。其三,测绘过程中要注明测量区域内的植被和其他的农作物等。另外,为了保证测量成果的准确性,在测量区域内找到120个明显的地物标志点进行精度校准,点位误差小于0.5m,符合设计的要求。
  3结语
  我国的科学技术得到了巨大发展是毋庸置疑的,如何利用这些科学技术来推动经济的进一步发展,无人机航测系统在公路带状地形测量中的运用就是一个良好的例子。无人机航测系统是无人机航空技术、计算机技术、成像技术等多种高科技技术的结晶,它发挥了各种技术的长处,充分利用了它快捷、方便、高精度、成本低等优势在我国的测量领域中发挥着巨大的作用,我们也要合理利用这些优势推动社会经济的发展,带领我国的测量事业走向更好的明天。
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