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无人机摄影测量技术的应用分析

发布时间:2018-05-09 11:31:00 文章来源:未来智讯    
    关键词:无人机摄影测量技术;应用;分析
    中图分类号:P258 文献标识码:A 文章编号:
    
    随着我国经济水平的高速发展,科技水平的不断提高,无人机摄影测量技术得以越来越广泛的使用。无人机航测技术的发展与普及,地形图的航测费用已经接近甚至低于传统方法。利用航测成果,掌握与本专业有关的判释技能,加强各专业间的配合工作,可以促进勘测设计一体化的实现。航测技术在风电场微观选址、道路、线路等设计环节中的充分应用,必将会大大减少外部作业测绘工作量,提高设计工作效率和质量。本文重点对无人机摄影测量技术在电力工程和四维施工管理的应用进行了分析。
    一、无人机摄影测量技术在电力工程中的应用
    无人机航空空摄影测量是摄影测量中的一种特殊的方式 ,会通过对拍摄到的影像采用数字摄影测量网格进行影像处理 ,再制成数字地图。这种方法解决了传统工程测量技术中地图成图比例不精确和测量时间长的缺点。无人机航测技术能够在风电场的微观选址、道路及线路设计、风机基础及吊装平台设计等环节发挥重要作用,尤其是在交通困难的山区厂址设计中效果更加明显。
    1.1 电力工程中无人机遥感摄影测量系统的组成
    1.1.1 无人机
    一般无人机的体型都较小,在空中的运作主要依靠计算机操控。无人机在天空飞行时,其工作参数如下:巡航空速达到每小时98km;在空中最大的飞行高度是海拔3600m;最大的承载力是在3.5G;在空中进行飞行的时间一般是在一个小时左右;在天空飞行时,其抗风能力是13m/s;起飞滑跑的距离不受到阻拦是在60m;在降落时不受到阻拦的滑跑距离是在150m;在地面进行通讯的距离如果没有受到电磁波干扰,一般是在15km。
    1.1.2 数码摄影相机
    目前在无人机上使用的数码相机主要是佳能 EOS450DMark Ⅱ(36*24mm),其畸变参数为 k1=1.856600e-005,k2=-2.777889-006。无人机上摄影摄像机的相片参数是宽度为4272mm,长度为2848mm。图1是无人机低空摄影测量的系统的基本组成。
    
    图 1 无人机低空摄影测量的系统
    1.2 测量区的摄影计划以及规划设计
    利用无人机在对火力发电厂进行测量时 ,首先要将测量的范围以及测量时无人机在地面起降飞行的位置进行设计 ,这样才能够获得真实准确的的摄影图像和测量数值。
    1.2.1 测量区范围
    在对火力发电厂利用无人机进行测量时 ,首先就要划分好火力发电厂的测量区域。一般在进行测量时 ,其测量范围从上空看时呈一个矩形状态 ,其四个角的坐标差距都不能够很大,便于无人机的飞行操控。
    1.2.2 航带规划设计
    无人机在空中进行飞行的时间一般是在一个小时左右 ,因此特别是在较大面积航摄时 ,航带规划显得尤其重要。这种情况下可以在无人机起降的位置设计两个飞行架次 ,在测量区域内规划好适当的飞行航带。当一架无人机完成了坐标上的前一部分航带飞行后 ,返回进行补给 ;另一架再将剩下的飞行航带完成 ,这样就可以获得整个火电厂的影像数据。两个架次的飞行时间一般在 1.5h 内完成。
    1.3测量区控制网的建立以及调控
    1.3.1 测量区控制网的建立
    当无人机在空中飞行时 ,需要在测量区内建立控制网。控制网建立时根据测量区域大小 ,布设适当密度的 GPS 控制点 ,点位分布均匀 ,根据实际需求采用适当的坐标系 ;在各控制点上获取准确的坐标位置 ,用于后期像控处理。
    1.3.2 测量区外控点的现场调控
    在电力工程中采用无人机航空摄影测量技术进行拍摄时,其拍摄出来的影像数据和测量精度都是必须具有可靠性 ,拍摄时一般采用野外布置像控点的方式。对于控制点的选择 ,必须是要使得影像清晰 ,能够比较容易判断的立体测量方位。且在进行布置外控点时 ,要注意均匀性 ,这样才能够保证拍摄到的影像各处畸变均较小且没有瑕疵。
    二、无人机摄影测量技术在四维施工管理中的应用
    2.1 辅助施工全过程管理
    对施工建设过程进行全方位管理,将设计图纸、物资供应、质量安全、投资、施工进度、档案等内容纳入到系统中综合管理。将工程计划分解到每基杆塔,便于对比和跟踪。在施工过程管理中,无人机可发挥机动性强、数据时效性好、影像分辨率高等特点,在组塔、架线阶段,将最新影像发回到四维施工管理系统后,可与对应的塔位相关联,自动识别组塔和架线进度,使得指挥部实时掌控施工进度,一目了然地查看现场实际施工情况。在强化工程质量和保障工程安全方面,冻土基础施工质量尤为重要。无人机的飞行高度低、相机分辨率高,可以清晰的获取基坑开挖前、浇筑中、回填后的影像数据。通过持续记录每基杆塔的基坑附近影像,形成在时间维度上的有效对比机制,以可视化数据作为分析冻土基础质量的重要评价依据。
    2.2 辅助环评水保
    以青藏工程为例,针对青藏交直流联网工程生态环境脆弱问题,借助无人机航摄技术,构建四维施工管理系统,系统可以定期监测施工单位是否按照要求,采取了规定措施保护施工现场(图2、图3);可大范围、长期监测施工现场周围环境变化,如遇到环境破坏突发事件,可根据影像数据迅速采取应急措施;系统记录的从基坑开挖直至竣工验收的时序影像也是将来工程验收和环评水保后评估的重要依据。通过无人机航摄定期拍摄施工现场环境,在四维施工管理系统中,通过时序无人机影像数据的对比分析,确定施工单位破坏环境的范围和程度,持续跟踪施工现场布置、安全围栏架设、材料堆放方式、草垫铺设等环保水保措施执行情况,发现问题及时纠正,为工程竣工验收环评水保报告编写提供重要参考资料。施工时对塔基周围的草地保护,施工道路,水泥材料堆放,开挖生、熟土的堆放,施工安全保护措施,以及施工后的工地植被恢复、道路碾压等情况,通过无人机航摄数据一目了然,并且可以为总指挥部提供详细准确的统计数据。同时,针对施工单位的现场作业情况,无人机航摄数据也能为业主项目部考核施工单位提供详实的依据。
    
    
    总之,构建四维施工管理系统, 建立空间、时间、进度联动的管理方式,实现工程建设过程的四维信息管理,使得各项建设管理工作更具有时效性,更贴近工程现场实际情况,为提升工程管理能力和建设水平服务提供了机会。同时,通过无人机的实时监测,加强了工程建设在环保方面的监控力度,为工程总体建设目标提供了保障,也起到了对施工单位在文明安全施工方面的监督作用。
    三、其他应用
    3.1土石方量计算
    通过测制机位点的1:500高精度工点地形图,可为设计吊装平台和风机基础计算土石方量提供基础资料。在设计吊装平台时,依据厂家资料对机位点地物地貌情况判释,可以合理选择平台位置及尺寸。依据方格网法,可以对基础及吊装平台的土石方量进行计算。
    3.2设计施工和选址
    在组织施工设计和风电场升压站选址时,应用航片的判释,容易选择出较好的设计方案。通过对地物的判释,为拟订施工运输方案提供资料;通过对道路、水源、电力线及管道判释,为施工便道、用水、供电等提供设计参考资料。在场区防洪设计时,通过对航片河沟、洪水位点、水坡点等的立体判释,参照地质判释资料,减少了外业测绘工作。
    3.3确定设备位置及朝向
    在确定箱变位置、塔架门朝向时,通过对机位点地貌情况判释以及通过与基础、道路、线路等专业的配合,可以选择出更加合理的位置及朝向。
    四、结论
    综上所述 ,采用无人机航空摄影测量技术进行工程测量 ,可以减少大量的人力物力 ,拍摄出来的影像真实、客观、准确。且采用无人机航空摄影测量 ,还具有速度快、成本低的技术优势 ,获取的影像数据可以应用到多项领域中去。在工程中采用无人机航空摄影测量技术是值得推广和应用的。
    参考文献
    [1] 蒋荣安,阎平.三维数字化电网技术辅助特高压工程施工管理[J].电力勘测设计.2007,(5).
    [2] 万明忠,等.深化应用海拉瓦技术,辅助实现电网工程全过程信息化建设及管理[J].电力勘测设计.2010,(2).
    [3] 郑小兵,等.无人机摄影测量技术用于电力勘测工程的探索和设想[J].电力勘测设计.2009,(6).
    [4] 韩文军,等.无人机航测技术及其在电网工程建设中的应用探讨.电力勘测设计.2010,(3).

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