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旋翼无人机载激光雷达在建筑工程竣工测量中的应用

郭健健 李光
  
中国地名·工程与建筑
2022年15期
天津市政工程设计研究总院有限公司 天津市 300201

摘要:近年来,随着我国测绘工作的不断推进,应加强对测量技术的探索,充分应用信息技术,实时获取相关数据。应用旋翼无人机载激光雷达,可有效创建完整的三维模型,并利用相关方法完成测量工作。当前,该技术应用较为广泛,其中,在建筑工程竣工测量工作中,充分利用旋翼无人机,应用多台激光雷达,收集更多的数据信息,能充分满足建筑工程的测量要求。

关键词:旋翼无人机载激光雷达;建筑工程;竣工测量;应用;

引言:近些年,无人机摄影测量和无人机激光雷达可以快速、高效、短周期地获取数字地面模型(DTM),是目前道路带状地形图测绘的主要手段。无人机测绘仪器体积较小,携带轻便,测量过程方便快捷,可实现测区的多次重点测量监测,较以往传统测绘更经济、更安全。基于此,文章针对旋翼无人机载激光雷达在建筑工程竣工测量中的应用展开研究,以供相关人士参考。

一、外业数据采集

传统竣工测量多为使用全站仪、全球导航卫星系统接收机等测量设备,进行全野外数字采集,内业处理成图。倾斜摄影技术可在短时间内获取大范围的影像数据,将倾斜摄影技术和全野外数字采集技术相结合,可较大地提升作业效率,有效降低项目成本。三维激光扫描技术是通过三维激光扫描仪发射激光,获取被测物体表面三维坐标、反射强度等多种信息的非接触式主动测量技术。三维扫描激光点云与倾斜点云相比,具有密度大、精度高的特点。将两者进行结合可优势互补,既能保证生产效率,又能保证倾斜摄影被遮挡区域点云的完整性,提高数据精度。

二、实景三维模型的建立

将无人机倾斜摄影获取的多角度影像数据,利用Smart3D自动建模技术完成实景三维模型的创建。创建项目。进行数据预处理,通过布尔莎七参数模型将原始POS数据由WGS84大地坐标系转换为2000国家大地坐标系,将高程数据转换到1985国家高程系统。加载无人机影像数据,导入处理后的POS数据及高精度的控制点数据,建立Smart3D工程。倾斜摄影空中三角测量。提交第一次空中三角测量,进行自由网空中三角测量;根据高精度的像控点数据,进行刺点工作,完成区域网空中三角测量,获取精确的外方位元素,获取加密点三维坐标。实景三维模型生成。该过程是将上一步骤获得的成果按块分成多个模型,获取高密度的点位数据,创建三个维度的模型,结合由5个角度采集的纹理上的数据生成三个维度的实景模型。此外,要提高激光雷达数据构建数字高程模型的精度,除了获取更高精度的点云数据之外,还可以根据实际生产需求提高点云获取密度。另外,在进行地面点云分类以及数字高程模型制作时,也可以通过同步影像数据,在一些点云数据较少但地表起伏较大的区域,如陡坎、悬崖等区域,添加高程特征线,以提高模拟地表的准确性。

三、旋翼无人机载激光雷达在建筑工程竣工测量中的应用

(一)做好现场采集工作。在建筑工程测量过程中,对测量数据的精度要求相对较高,因此,在该领域中,不断采用旋翼无人机载激光雷达的方法,对建筑工程进行深入测量。其中在建筑工程竣工阶段中,工作人员通常会对工程施工的各个环节进行全面审查,以保证建筑工程质量达到规定的标准,提高建筑工程质量,对建筑企业发展具有重要作用[2]。在建筑工程测量过程中,旋翼无人机载激光雷达具有良好的应用效果,促使建筑企业不断加大对该系统的应用力度,将其与建筑工程进行充分联合,引入到工程测量工作中,为开展测量工作提供充足保障。为此,在开展测量工作时,应当合理选择相应的仪器软件,确保无人机具有良好的结构设计,使其能够长时间飞行,增强设备的抗风等级,以顺利完成建筑工程竣工测量工作。在测量系统的应用过程中,工作人员应当提前对建筑工程施工现场进行全面勘察,不断收集建筑工程的资料信息,并充分了解建筑工程内容,掌握具体的施工范围,由此根据具体区域范围确定具体的飞行区域,便于工作人员做好相应的路线规划。同时,工作人员还需深入现场进行实地考察,了解该区域内是否存在相应的通信塔以及高压塔等,防止其对无人机造影响,致使无人机无法正常飞行。同时,在现场勘察过程中,还应当做好基站架设工作,结合具体条件,合理选择相应的架设区域,将其控制在5km范围内,使雷达能够对工程区域内进行有效测量。并且,还应当促使卫星观测角度保持在15°左右,基站采样频率可在5Hz左右,信号塔高度可设置为200m左右,高压线为50m左右,从而能够对建筑工程坐标进行准确设定。此外,在航线规划过程中,应当选择合适的无人机设备,确保航行高度保持在70m左右,间距保持在50m左右。在实际飞行过程中,速度应当达到6m/s左右,旁向重叠率可在50%。同时,在数据采集过程中,应当确保激光速度在120线/s左右,点频为550kHz左右,其最大测距应保持在300m左右,可有效获取较为准确的数据信息。此外,在建筑工程竣工测量过程中,利用无人机载激光雷达收集信息,能够与实际标准参数进行对比,了解建筑工程质量情况,在无人机载激光雷达应用过程中,借助数字坐标,对建筑进行测量,并应用三维影像完成摄影工作,形成数字影像,获取建筑工程的整体数据信息,有助于工作人员对建筑工程进行分析,确保建筑工程顺利竣工。

(二)完善数据测图内容。在建筑工程竣工测量过程中,还应当不断完善数据测图内容,合理应用建筑工程数据信息,不断对工程测量后的数据进行反复检验,加强对数据的检查力度,根据实际测图要求,逐渐对数据进行适当转换,利用相关测图软件将数据转换为相适宜的格式,并对处理后的数据信息进行充分采集,有助于工作人员掌握建筑工程的各项数据信息,做出合理判断。同时,为了达到规定的数据精度,在实际采集过程中,还应当对高程切片进行充分调整,确保对建筑数据进行全面采集,保证数据的准确性以及图像的清晰度,有助于工作人员对建筑工程进行合理分析,确保工程质量达到既定标准,增强整体的采集效率,并提高数据采集精度。从建筑房屋的各个角落进行清楚拍摄,准确标记尚未测量的区域,便于工作人员对相关位置进行深入检查,加强对建筑工程的核查。同时,在实际测量过程中,还应当根据建筑工程的实际要求,不断将测量后的图像进行回放,便于工作人员对图像内容进行审查,保证测量的合理性,对建筑工程中存在的问题进行有效分析,并及时制定相应的解决策略,充分发挥旋翼无人机载激光雷达的应用作用。并且,在实际检查过程中,对于图像不清晰的地方,要求工作人员对其进行补测,重新进行测量工作,以获取较为清晰的图像,不断对无人机激光雷达角度进行调整,以保证角度的合理性,避免出现遗漏位置,提高测量的准确性及建筑工程质量。

结束语:综上所述,旋翼无人机载激光雷达是将激光雷达与无人机相融合的系统,其具有良好的测量功能,实用性相对较强。将其应用到建筑工程测量工作中,通过对旋翼无人机设备的应用,可有效获取建筑工程的基本数据以及图像信息,为工作人员对建筑工程质量的审查提供充分依据。通过对一系列数据信息的处理,可有效保证数据获取精度,从而进一步推动旋翼无人机载激光雷达的广泛应用。

参考文献

[1]周翔,温玉维,邓长勇.机载激光雷达在电力工程大比例尺地形图测量中的应用[J].地矿测绘,2021,4(4):121-123.

[2]查海林,李光明.无人机机载激光雷达扫描系统在抽水蓄能电站工程中的应用研究[J].中国科技纵横,2020(17):3.

[3]林鑫,庞勇,李春干.无人机密集匹配点云与机载激光雷达点云的差异分析[J].林业资源管理,2020(3):5.

[4]杜洪涛,郭敏,魏国芳,等.基于无人机倾斜摄影技术的大比例尺地形图测绘方法[J].城市勘测,2018,(06):63-66.

[5]田艳.浅析无人机倾斜摄影测量技术及应用[J].华北自然资源,2020,(05):77-79.

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