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無人機測繪將逐步取代傳統的腳步測量

2020-02-17 16:23:40

  UAV攝影測量告訴你UAV測繪將逐漸取代傳統的步進測量。


  包頭測繪無人機技術正好成為衛星和人機交互獲取遙感數據的補充。


  伴隨著航天技術、計算機技術和信息技術的發展,人類從空中和太空觀察地球的理想已經實現。利用人飛機進行航空遙感和衛星遙感獲取地球表面信息,不僅費用昂貴,而且受回歸周期、高度等因素的限制,難以確保遙感數據的實時性。


  無人駕駛飛行器技術正是作為衛星和人機接觸手段的補充,一方面,無人駕駛飛行器的飛行高度低,分辨率高,能夠長期對感興趣的區域進行“凝視”性觀察;另一方面,無人駕駛飛行器不會造成人員傷亡,操作靈活,對環境要求低,甚至能在危險環境下完成任務。所以在航空遙感領域,無人機異軍突起,備受關注。


  國別普查——以腳步丈量土地。


  地圖作為一個古老的行業,從一開始就是一個苦活累活,地圖基本可分為:外測、內測。而對于外業測量,一般都是按照傳統的方法來進行的——步步為營地丈量土地,到底有多苦、多累,普查員的意見為一致。


  我國地理國情普查于2013年啟動,2015年結束,歷時3年。在此期間,每個普查員每天要核查7-8平方公里的區域。傳統的現場核查方式一般是步行或騎電瓶車,攜帶電子平板和紙圖進行核查。在山區或地形復雜的地區作業時,須雙腿并攏。


  檢查人員需要攜帶全站儀,仔細檢查衛星影像圖上的每一個小圖斑,發現不準確的地方,立即進行標注和修正。這種方法速度慢,效率低,一張圖表通常要花費5到6天。


  這個苦惱不是一般人可以承受的,宇辰網記者還接觸過不少測繪畢業生,女生很少出國工作,這種男體力活也經常吃不消。參加國家普查的普查員說,有一些新來的小家伙兩天后就會疲憊不堪,合理分配體力非常重要。


  就是因為國情外業核查工作這么辛苦,所以才有無人駕駛地圖繪制的方便。


  充分利用無人駕駛飛機在航測中的作業優勢,實現內外結合,低空航測與地面外業調繪優勢互補,有高外業調繪工作效率,縮短外業作業時間,為順利完成國別國情普查奠定堅實基礎。


  二是固定翼和旋翼在測繪中的應用各有側重。


  上面剛剛提到了目前測繪無人機有固定翼和旋翼,那么兩者又有什么共同點和區別呢?


  首先,一個典型的無人機測繪系統至少應由五個部分組成,即無人機平臺、地面控制子系統、任務載荷子系統、數據鏈路徑系統和圖像數據處理和制圖結果生成子系統。


  飛機起飛前,應密切注意工作區域的環境,收集相關地形圖等資料,了解工作區域的地形、氣象條件及起飛、降落等情況。


  檢測飛機的狀態時,需要調整飛機的姿態和角度,以確保飛機通訊的準確性。無人飛行器機體內均裝有電子羅盤、磁力校正等設備,以確保飛行時的姿態自控。


  放飛后要對飛機進行飛行監測,主要做三方面的工作:測高、測速、測速、測空、測地速度,隨時查看拍攝的照片數量。


  完成測試任務的無人駕駛飛機在性能方面還有許多要求,相對航高一般不超過1500米,續航時間大于1.5小時,可以在4級風條件下飛行等。


  對于指出無人機測繪無法進行大比例尺,如1:500的航測任務,王謙表示,無人機實際上已經能夠進行大比例尺測繪,“目前很多人使用索尼黑卡4200萬像素的相機,飛高200米就足以實現1:500的分辨率,再加上一些地面控制點,就可以使精度達到要求。”


  對于固定翼飛機和旋翼機哪個更適合測繪,王謙也提出了自己的看法。固定翼的優點在于速度快、壽命長,因此適合大面積的測繪,包括正射影像和傾斜影像。大固定翼飛機可做數百平方公里的測繪,但要求跑道起降,對場地有要求。小固定翼可做幾平方公里的測繪,優點是可以不用跑道,彈射起飛,回收時采用傘降。


  多旋翼優點是飛行穩定,可以懸停,速度可快可慢,且在傾斜拍攝時更容易采集到各個角度的圖像,因此適合用于小型測繪或傾斜拍攝,但電動旋翼的通病是續航時間短。


  從總體上看,面積較大的正射翼(幾十平方公里以上),基本上適合固定翼,面積較小的正射翼(幾平方公里),相對于體積較大的多旋翼,面積較小的多旋翼更適合。


  現在測繪行業多以固定翼為主,大概70%的航測任務都是以固定翼完成的。但是傾角拍攝還是可以考慮多旋翼的,尤其是幾平方公里的傾角拍攝要根據場景來決定使用哪一種平臺,小范圍的傾角就更適合。


  在工作環境要求上,王謙認為,在使用固定翼飛機測繪時,抗風要求與飛行平臺抗風能力和測繪相機的云臺性能有關,對不同的飛機有不同的限制。現在市場上的無人機大多可以滿足4級左右的風速,甚至可以抗6級的風阻。


  因為無人駕駛飛機航測需要獲得多角度的數據,這就注定了測繪無人駕駛飛機不能像物流無人駕駛飛機那樣,從A到B完成飛行。UAV路線需要仔細規劃。


  上面說的都是外業的相關內容,但別忘了測繪還有內業。「外業」即外出工作,拿著內業初判的影像圖,經過實地查勘,改正;「內業」即透過衛星或航空攝影,取得基本影像圖,以專門知識及技術判讀,畫出所屬區塊。


  三收集資料后…


  資料本身是沒有意義的,信息的處理、加工、提煉才有意義。


  無人駕駛飛機測繪獲得的數據首先是圖像,獲取圖像的方法有很多,目前主要有正射圖像和斜射圖像。


  在高海拔拍攝時,當中心投影光線近似平行時,由于局部物高差引起的正射化投影誤差可以忽略,由于也可能存在傾斜角變形,因此可以對圖像進行正射化處理。在近景攝影測量中,任何角度都存在著遮擋問題,航空攝影測量也存在著這一問題。使用同向傾斜成像對,可以形成地物側面的前方交會測量數據,傾斜攝影是多角度攝影的一種方法,為在除頂面以外的其他地物不同側面的相機陣列組合中實現相機姿態調整,目的是實現立體成像對同位素的無死角成像。


  傾角照相技術是近年來測繪領域發展起來的高新技術,它打破了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的限制,通過在同一飛行平臺上搭載多個傳感器,同時從垂直、四斜等五種不同角度進行攝像,將使用者帶入一個真實、直觀、符合人眼視覺的世界。


  現在無人機雖然還不能替代人工操作,但是無人機的技術進步可以相互補充。結合智慧城市建設航測,對道路和下水道的標高進行了分析。


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