无人机低空摄影测量技术在农村饮水安全项目中的应用研究雷晓静

无人机低空摄影测量技术在农村饮水安全项目中的应用研究雷晓静

孟津县汇兴水务有限公司河南孟津471100

摘要:低空无人机测绘技术有着生产周期较短,技术设计灵活,可以针对各面积和地形进行设计测量方案,生产的成本较低,可以为用户提供出有效的服务。在农村饮水安全项目中,积极的应用无人机低空摄影测量技术,能够有效的控制工期进展,为管线设计工作提供出大量数据,提高管线设计严谨性及其科学性。下面就结合作者的实际工作经验,简要的分析无人机低空摄影测量技术在农村饮水安全项目的应用,以供借鉴参考。

关键词:无人机;低空摄影;测量技术;农村饮水

1摄影测量技术的概念

摄影测量技术主要是经过影像研究信息获取、处理、提取、成果表达的一门信息科学,主要任务在于对地进行观测,可以当作各比例尺地形图与专题图的测绘方法,建立地形数据库,并且储备拥有了地理信息影响的资料,除了在测绘中得到应用,还在城市规划、灾害评估、环境监测和资源开发等诸多领域广泛的应用,可以大面积、快速的获取地理信息,是诸多领域首选的技术手段。

传统航空摄影测量的技术对其硬件的要求较高,航线的申请周期较长,为摄影测量发展造成了一定的阻碍,在低空无人机测绘技术不断的发展下,摄影测量的技术也有了新地发展活力。低空无人机的测绘技术不仅具有传统摄影测量的功能,还有着生产周期较短,飞行申请备案简单,技术灵活,可以针对各面积、地形设计测量方案,生产的成本较低,可以为用户提供出有效的服务。

2案例工程项目的概况分析

该项目主要是位于河南省的洛阳市某县某镇的一个村子,该村子位于豫西丘陵山区,全村一共有1050户,共有3445人,测区的面积有0.68km2。为了有效的解决全村的饮水安全问题,就开展了该项目。其项目主要是利用该村现有的两处水井作为水源,选择了维修使用现有的村外水池、山坡高位水池作为储水的容器,经过埋设供水管线方式,向全村的农户提供了安全的饮用水。为满足设计的要求,需要对全村管线进行测量。就小村庄,可以使用传统GPS测量技术,但是就大村庄来讲,其依山而建,村内的道路十分复杂,使用传统测量的方法不利于采集完整的数据,不利于选线和布线优化设计,所以,本项目主要是选取了无人机测量方法。

3项目设计的分析

第一,测区范围的设计。就以覆盖全村的居民地为目的,兼顾了供水管线的需要,本测区的航摄面积在3.9KM2,所有的居民地和管线涉及的区域需要全部的覆盖。

第二,航高设计的分析。按照工作经验的分析,利用googleearth作为相对航高的设计数据来源,按照其地形数据的统计,放宽相对航高的安全值在100以上。测区最低的高度是310m,最高的高度是530m,相对的高差则是220m。

使用测区的最大高差值,并且扩大了安全系数,取350M作为航高,确保飞行的安全。若是航高较大,就不能达到影像分辨率要求。

第三,航线的设计。本项目主要是采用了航向重叠率85%,旁向重叠率在80%,保证内业解算可以顺利的进行,提升点位的精度。航向重叠率取值将直接的影响相机快门的设置,若是航向重叠率较高,快门的速度较慢,就会产生漏采相片。

4航测外业的分析

4.1像控制点的布设

像控制点需要布设在测区外围和中心的位置,可以准确的反应出测区的高差变化。按照现场的勘探,在村庄的外围设置了4个像控点,在村庄的中心即小学位置布设了一个像控点,采用油漆制作靶标的图形。

4.2执行飞行的任务

在天地图中选择好大致的起飞点和降落点之后,经过现场的勘察,对其场地进行最终的确定。本无人机主要是采用了机腹滑行着陆,选择土质较为松软,四周较为空旷,盘旋位置没有高山,没有高大的建筑物,降落路线没有障碍物位置。

5成果的应用分析

航测外业的成果主要包含了相片的文件、航迹的文件、控制点坐标的文件。内业处理主要是采用了UASmaster,自动化的程度较高,人工干预较少,可以得到优秀地正摄影像图,DEM模型和点云文件。在农村饮水工作中,使用了正摄影像图与DEM就能满足设计的需求。

5.1供水管线的选线

管线的选取应该严格遵循对供水、造价、施工便利等的原则。不仅需要充分听取村民的意见,还应进行实地的勘察,影像分析、坡度的分析,确定出选线的最终方案。

结合以上正摄影像和DEM制作高程分层设色图、坡度图,为管线的设计提供出数据的支持。

5.2管线图的绘制

管线图首先是在GIS软件中按照管线所经过的土质情况,进行分层的绘制,结合DEM采集管线的关键点高程数据,最终输出了CAD格式的管线图。

5.3精度的分析

对所布设的5个像控点进行精度的分析,其无人机的测量精度应该满足1:1000比例尺的精度要求。

结束语:

总而言之,本项目的外业布设像控点和航摄一共用了三个小时,仅仅半天就完成了GPS方法测量需要2天工作量,并且为管线的设计提供出大量数据。这就是传统测量方法不能比拟,在一定程度上节约大量的工期,提升管线设计严谨性和科学性。在农村的饮水安全工程项目的管线布设阶段,经过正摄影像图和DEM的结合利用,直接进行管线的布设和成图,不必经过航空摄影中的立体采集步骤,就是该项目中节省工期地关键技术,不仅得到管线的平面图,还提供管线关键点的高程信息。其方法在水利规划、油气输送和农业灌溉中得到广泛的应用,但是在河道工程,需要对地形图的数据进行详细的分析,因为其方法不能满足大量的数据点的采集要求,需要经过立体采集对内业测绘工作进行完善。

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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