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文檔簡介

小型無人機航測技術在土地測繪中的應用獲獎科研報告【摘

要】隨著測繪技術的發(fā)展,無人機航拍已成為小區(qū)域地形測繪的主要手段?該文在闡述測繪儀器發(fā)展的基礎上,重點探討了無人機技術的發(fā)展與應用,并以大疆精靈4RTK無人機航測系統(tǒng)和ContextCapture軟件為例,梳理了小型多旋翼無人機進行小區(qū)域航測生產正射影像圖工作的具體流程,為無人機航測技術在土地測繪中的應用提供參考?

【關鍵詞】無人機;攝影測量;土地測繪;應用

土地是地球表面某一地段包括地質?地貌?氣候?水文?土壤?植被等多種自然要素在內的自然綜合體,是人類社會得以存在和發(fā)展的基石?土地測繪就是對土地及其之上的附屬物進行準確空間定位的工作?無論是土地資源的調查與評價?國土空間規(guī)劃?各類用地監(jiān)測,還是土地生態(tài)修復,準確獲取地塊的空間位置信息都是各項工作進一步開展的前提?而各種土地利用規(guī)劃方案的落地實施也都需要使用測繪技術將圖紙上的規(guī)劃成果測設到實地?因此,土地測繪是進行土地管理工作的重要技術手段?

1無人機航測概述

無人機出現(xiàn)于20世紀,最早被應用于軍事偵察活動,隨著科學技術的進步以及社會生產力的發(fā)展,無人機技術逐步走向平民化?大眾化,從而推動了測繪技術的新發(fā)展?在現(xiàn)代測繪技術中如何實現(xiàn)自動化?智能化?高效率?高精度的數(shù)據(jù)采集是現(xiàn)代測繪行業(yè)研究發(fā)展的必然趨勢?隨著無人機技術?通信技術?定位導航技術以及相關技術的發(fā)展,無人機測繪正在逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)測繪儀器成為測繪行業(yè)新的寵兒?無人機航測作為一種新型的數(shù)字化測量手段,具有其他傳統(tǒng)測繪儀器不可比擬的優(yōu)勢,它起降場地小,機動靈活,高效便捷,反應迅速,運輸方便,環(huán)境適應能力強,經(jīng)濟合理成本低,成果影像高分辨率?高精度,成圖快速便捷等特點,自出現(xiàn)以來逐漸受到眾多從業(yè)者的廣泛青睞,在測繪行業(yè)中具有其他測繪技術無法代替的地位?目前無人機測繪技術被廣泛應用于地形測量?地籍調查?房地產測量?土方測量?三維建模等工作?

2數(shù)據(jù)獲取方法

(1)準備工作?為了保證無人機安全和測量作業(yè)的順利實施,無人機起飛之前必須對現(xiàn)場外部環(huán)境進行實地觀察以及對無人機狀況進行檢查,確保作業(yè)安全?

(2)航線規(guī)劃與數(shù)據(jù)獲取?該次飛行使用大疆自帶的航線規(guī)劃軟件,根據(jù)《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》的要求航向重疊度一般設定為60%~80%,最小不少于53%;旁向重疊度一般設定為15%~60%,最小不少于8%?為了保證數(shù)據(jù)的質量,飛行設置旁向重疊度和航向重疊度均為80%,避免了后期因重疊度問題而產生的成果質量問題,該次航測面積0.5km2,航高110m,共拍攝影像1656張,分辨率為3cm?

3無人機航測技術的發(fā)展與應用

我國無人機的發(fā)展始于20世紀60年代,80年代中期轉向民用領域研發(fā)?2008年汶川地震發(fā)生后,無人機在搶險救災工作中的出色表現(xiàn)促進了民用專業(yè)級無人機的發(fā)展?2010年法國Parrot公司生產的ParrotAR.DRONE投入市場,標志著消費級無人機市場的開啟?2013年深圳大疆創(chuàng)新科技公司發(fā)布“大疆精靈”多旋翼無人機產品,在國內掀起了無人機應用的浪潮?在土地測繪工作中,最初只是借助無人機作為飛行平臺,搭載數(shù)碼相機進行手動拍攝重疊影像,缺乏定位系統(tǒng),航拍系統(tǒng)缺乏整合性,空間位置精度不夠?隨后,大疆推出了精靈4RTK無人機,新增了RTK導航定位系統(tǒng)?相機微秒級同步?APP航線規(guī)劃等功能,將厘米級導航定位系統(tǒng)和高性能成像系統(tǒng)結合,提升了航測效率與精度,降低了作業(yè)難度和成本,徹底解決了之前固定翼無人機航拍系統(tǒng)價格高?操作復雜?靈活性不足等問題,目前已經(jīng)在大比例尺地形圖測繪?自然資源督察?不動產測繪?房地一體化測繪?地質災害監(jiān)測等領域得到廣泛應用?

4小型旋翼無人機航測工作流程

在小型旋翼航測無人機中,大疆無人機因其操作方便?成本低廉,在小范圍土地測繪工作中被廣泛應用?以大疆精靈4RTK為例,整個工作流程可分為航測準備?航線規(guī)劃?相機參數(shù)設置?航拍作業(yè)和影像處理5個階段?

4.1航測準備

航測準備是到達測區(qū)之前應提前做好的前期準備工作?其中飛行器準備工作要求配備足夠數(shù)量的飛行電池?通常每塊大疆精靈4RTK的電池正常飛行18~24min,而充電時間約為50min?具體每塊電池的工作時間不僅與測區(qū)面積和形狀?飛行高度?重疊率等有關,還與電池使用壽命及當時氣溫有關?測繪人員可根據(jù)需要攜帶多塊電池和充電器,邊用邊充,以便航拍工作“無縫”連接,以提高作業(yè)效率?除此之外,還應考慮遙控器電池的使用時間,最好預備1塊備用電池以便輪流充電使用?另外,測區(qū)范圍應提前準備,建議采用相關地圖軟件制作的測區(qū)地標kml文件導入遙控器中使用,該方法比在遙控器界面中手繪測區(qū)范圍更精確?雖然大疆精靈4RTK可以在免像控點的情況下進行測圖,但控制點能有效提高飛行器航測成圖的精度?因此,合理布設像控點,準確測定其坐標是航測準備階段的1個重要環(huán)節(jié)?

4.2航線規(guī)劃

航線規(guī)劃首先要保證飛行器遙控器的網(wǎng)絡連通?通過遙控器上安裝有sim卡的4G網(wǎng)卡來實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng),并用網(wǎng)絡RTK賬號正確登陸服務器,并確保RTK獲得固定解?如果只對測區(qū)進行正射影像數(shù)據(jù)采集,則可只采用攝影測量2D的航線規(guī)劃方式,以節(jié)省航拍時間?航線規(guī)劃中最重要的是要保證安全的飛行高度,注意測區(qū)內的最高地物,飛行高度和返航高度要高于測區(qū)內最高地物的髙度?

4.3相機參數(shù)設置

相機參數(shù)設置主要是為了獲取清晰的航拍相片,通常按默認設定?拍攝模式建議采用定時拍攝;拍攝完成后選擇自動返航;云臺角度在拍攝正射影像時選擇-90°;為了提升建圖精度,建議關閉畸變修正功能?

4.4航拍作業(yè)

大疆精靈4RTK無人機的航拍作業(yè)基本是自動完成。當飛行器電量降低到警戒值時,會發(fā)出提示。飛行器根據(jù)剩余電量和到已記錄的起飛點距離進行智能判斷,并選擇合適時機返航,無需人工干涉。當飛行器降落后,更換電池后可按照未完成的航線繼續(xù)拍攝。

4.5影像處理

當飛行任務結束后,將飛行器上儲存卡中的航拍照片導入電腦中以備處理?流程中需要注意:相機參數(shù)信息保存在照片中,可以用記事本打開照片找到相關參數(shù);POS信息是每張照片的空間位置信息,其格式要規(guī)范,要與照片名稱一致;在影像上標記控制點后進行初次空三解算,可以得到控制點的大致位置,以便通過更多包含控制點的照片上精確標記控制點,當所有控制點標記完成后進行再次空三解算,以使得所有像控點都被準確標記;重建項目進行影像拼接,在空間框架內選擇正確的坐標系,瓦片大小要適宜,需要調整瓦片大小,使得重建需要的內存小于電腦內存,充分考慮留給系統(tǒng)運行的內存空間;如果只需要獲取測區(qū)正射影像,可以在工程中直接選擇生成正射影像圖?

5結束語

無人機航測在外業(yè)核查中不僅能夠克服外部環(huán)境條件的限制,還可以提供測區(qū)清晰?正確?全面的圖文數(shù)據(jù)文件,在一定程度上避免了因土地面積問題產生的人員糾紛;在影像處理方面,由于單個測區(qū)面積小,影像數(shù)

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