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多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

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2018-01-22
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摘要 : 多旋翼无人机作为一种低成本、高精度、操作简便的遥感影象获得平台,在传统测绘丈量、数字城市建设、灾祸应急处置等方面的应用取患了优越的结果。

 1 弁言

  今朝,对付高分辨率空间数据的获得的渠道仍旧局限于遥感卫星影象、大飞机航拍等,形成数据反复收集,数据处置事情繁杂,分辨率低,时效性和机动性也远不克不及满意现实需要。无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV),是一种有能源、可节制、能携带多种装备、履行多种义务,并能反复使用的无人驾驶航空平台。无人机遥感传感器技巧、遥测遥控技巧、通信技巧、POS定位定姿技巧、GPS差分定位技巧和遥感应用技巧,具备主动化、智能化、专业化的特色,具备疾速获得领土、资本、情况、变乱等空间遥感信息,并停止及时处置、建模和阐发的先辈新兴航空遥感技巧解决方案[1]。Maptek,3D激光扫描仪,三维激光扫描仪采空区测量,溜井测量,滑坡监测预警,地形测,矿山VR,天河道云

  相对付载人飞机和牢固翼无人机航空拍照丈量而言,多旋翼无人机加倍机动机动,具备飞翔可靠性高、平安性高、效力高、腾飞和着陆园地请求低、操作简便、影象分辨率更高级特色,在气象阴沉、风力较小(5级如下)的情况下,可获得精度更高的航摄数据,是小规模航空拍照的成长紧张趋向。

  2 多旋翼无人机测绘道理

  2.1飞控平台

  多旋翼无人机作为一种微型飞翔器,在飞翔进程当中不只易受由身物理特征(空气能源特征、重力特征、陀螺效应和旋翼惯量矩等)限定的影响,还很容易遭到气流等外部情况的滋扰。是以,飞翔节制技巧对包管无人机稳定性、平安性至关紧张。多旋翼无人机的飞翔节制体系包括三大部分:姿势节制、地位节制和高度节制。姿势节制经由进程由陀螺仪、加速率计、磁强计输出的角速率、加速率、磁强信息交融获得的姿势估量而获得反应信息,并对反应信息停止盘算输出三个姿势节制参量,这三个节制参量与终极的转速分派,间接影响着机电转数,进而完成无人机地位、姿势和速率的节制,经由进程GPS与光流传感器获得地位信息、速率信息,进而完成无人机的地位节制。高度节制包括对无人机高度和俯冲速率的节制,其经由进程GPS、超声测距传感器、加速率计、气压计数据停止交融获得的数据获得高度反应信息,经由进程高度反应信息盘算响应的节制参量,将其输出到转速分派中,经由进程转变旋翼转速完成对高度的节制[2]。

  2.2影象收集及处置

  无人机影象收集根据义务的请求对测区停止航路计划(起降地位、飞翔航路、堆叠度、相机角度),在航路计划体系中将计划好的航路上传至遥感高空节制子体系。无人机高空节制子体系依照计划的航路节制无人机的飞翔,遥感高空节制子体系则依照预设的航路和拍摄方法节制拍照停止拍摄。拍照机将拍摄的影象及POS数据将主动写入到飞机存储器中[3]。

  3 Virtual Surveyor软件体积盘算道理及办法

  Virtual Surveyor软件(简称VS软件)是经由进程将数字正射影象图(Digital Orthophoto Map,DOM)和数字高程模子(Digital Elevation Model,DEM)归并成一个三维平面模子并创立一个虚构的情况来处置大批的无人机航摄数据,应用模子信息交融天生综合模子的办法,主动化完备的展现出无人机结果所包括的全体信息,基于无人机处置后的实在数据,使信息可视化、可操作化,借助软件进一步的提取,可以或许获得更快捷的有用信息,完美和弥补了地舆空间信息临盆。

  应用VS软件中的“体积盘算”功效,将盘算地区两次测得的模子结果偏移至统一标高,停止两次挖方盘算,而后求差比拟两次挖方的差值,即为两时代土方量的盘算结果。

  4 多旋翼无人机土方量丈量外业案例

  应用拓普康猎鹰8号八旋翼无人机对山西汾西正晖煤业有限公司昌元煤矿2号排土场距离两个月的排土量停止量测。

  4.1 拓普康猎鹰8号八旋翼无人机航摄体系组成及特色

  八旋翼无人机专为检测和测绘应用而计划,采纳顶级的传感器、自立减震、主动赔偿相机支架等部件,搭载一架高清晰的RGB相机(索尼Alpha7R),得当必要采纳高分辨率影象的小规模丈量、测图、建模、画图和检测名目。

  表4.1 拓普康猎鹰8号八旋翼无人机紧张技巧参数

多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

  4.2肯定功课地区坐标

多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

  图4.1 2017年9月30日2号排土场

多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

  图4.2 2017年11月30日2号排土场

  4.3布设并丈量外业像控点

  像控点是拍照丈量节制加密和测图的根基,其布设的精度和数目间接影响到航测数据后处置的精度,以是像控点的布设和抉择该当标准、精确:

  ①抉择像控点时,应抉择地形丈量通视优越且可以或许明白识别的地物点和目的点。

  ②布设的标记应对空视角好,防止被建筑物、树木等遮挡。

  ③诟谇反差不大,地物有阴影和某些弧形地物不该作为节制点点位目的。

  本次飞翔地区内共布设6个像控点和4个检核点,并采纳西安80坐标系和1985国度高程基准对其停止丈量。

  4.4计划飞翔航路

  飞翔航路计划的紧张目的是根据地形信息和履行义务的情况前提信息,综合斟酌无人机的机能、达到光阴、耗能、威逼和飞翔地区等束缚前提,应用AscTec Navigator软件计划出一条或多条自动身点到目的点的最优或次优航路,包管无人机高效、疾速地完成飞翔义务。

多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

  图4.1 AscTec Navigator软件航路计划

  本地区长350米,宽240米,两次飞翔共十条来回航路,飞翔高度80米,航向堆叠75%,旁向堆叠60%,高空采样间距11.18毫米,航拍照片数目384张。

  4.5航空拍照丈量

  抉择能见度>3000米,风力<5级的景象前提履行飞翔航测义务。在航测进程当中,全程监控多旋翼无人机平台的飞翔轨迹、GPS旌旗灯号强度、电量、高度、速率、姿势及其他参数,包管飞翔的平安及数据的可靠性。

  4.6内业功课流程

  (1)应用Agisoft PhotoScan后处置软件对两次飞翔义务航拍照象停止照片对齐、刺点空三解算得出麋集点云数据、数字高程模子、数字外面模子及数字正射影象图。经反省4个检核点,平面和高程偏差均在2厘米之内。

多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

  图4.2 Agisoft PhotoScan软件界面

  (2)应用Virtual Surveyor软件对DEM和DOM文件树立三维模子。

多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

  图4.3 Virtual Surveyor软件树立三维模子

  (3)应用VS软件中的盘算体积功效,实地最低高程为1560m,将地形偏移水平面高程设置为1550m,停止挖方“体积盘算”,并“修改地形”。如下图。

多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

  图4.4 Virtual Surveyor停止第一次挖方量盘算

多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

  图4.5 Virtual Surveyor软件停止第二次挖方量盘算

  (4)对两次挖方量停止比拟盘算。

多旋翼无人机在工程方量测绘中的应用

  5 结果阐发

  航测外业和内业盘算两个关键决定了多旋翼无人机丈量工程方量的精度。航测的精度与光照、风力、飞翔堆叠度、GPS旌旗灯号强度、后处置软件停止空三加密处置的精度、外业像控点布设的地位拔取、测点精度、工资刺点的精度、软件处置品质程度的高高级身分无关,航测外业的精度对终极结果的影响更大。

  颠末理论,在恰当的景象前提下,多旋翼无人机航测体系可以或许达到所需的航测精度,本文案例曾经达到RTK产物的丈量精度,满意了工程方量盘算的必要。

  传统的数据收集办法采纳人工测点,受地形限定,费时耗力,危险高且难以获得周全精确的数据,而应用无人机航测体系停止测绘则有用地防止了上述成绩。

  6 结束语

  应用VS软件体积盘算两期土方量,请求至少有两次以上的丈量数据为根基,根据两次以统一标高为基准,偏移地形求两次填(挖)方差值算得两时代工程方量。方量的盘算精度取决于收集数据的精度和数据收集的密度。收集数据的进程一定要包管数据的精度和完备度,为盘算供给精确的数据。

  作为技巧立异,无人机丈量技巧无力地推进了丈量测绘技巧的成长。增强无人机测绘技巧的研讨与应用,是进步测绘效力的有用手腕,有利于无关部门及时控制所需静态地舆信息,增进立异测绘办事形式,踊跃推进公民经济社会信息化,从而保证经济社会康健疾速地成长。

               来源:泰伯网

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