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提高天狼星无人机在新能源测图中的效率

时间:2019年12月21日 所属分类:推荐论文 点击次数:

摘要:针对影响无人机在新能源大比例尺测图中作业效率的因素进行现场测试、软件系统优化,确定影响无人机作业效率低的主要因素是单架次作业面积低。进行现场多组参数设置以及对航飞计划进行人工干预、优化等措施,提高了单架次平均作业面积,缩短了外业航飞

  摘要:针对影响无人机在新能源大比例尺测图中作业效率的因素进行现场测试、软件系统优化,确定影响无人机作业效率低的主要因素是单架次作业面积低。进行现场多组参数设置以及对航飞计划进行人工干预、优化等措施,提高了单架次平均作业面积,缩短了外业航飞时间,解决了不少因工程任务紧迫的难题。

  关键词:天狼星无人机;测图;效率;人工干预;优化;参数设置

无人机测绘

  1研究背景

  内蒙古自治区地大物博、资源丰富,尤其风能、太阳能资源居全国前列。所以,内蒙古成为投资建设光伏场、风电场项目的理想之地。但由于大多风电场、光伏电站等发电项目场址均建在人烟稀少、气候恶劣的戈壁、沙漠或山区,各个工程测图范围不规则、作业现场地形复杂、工程任务紧迫等状况,给传统的人工测图带来了严重的挑战。

  随着无人机技术快速地发展,无人机操作手册的详细化,使专业技术人员对无人机知识有了进一步的掌握,通过理论联系实践,在实际工程中不断摸索和总结经验,深入学习、全面掌握无人机使用的先进技术。通过近两年的工程应用,摸索出了一套完善的作业方案。相对于传统人工测图,大幅缩短了外业时间、减少了外业人员配置,加快了新能源勘测设计的进度。但通过与业内其他单位的交流,发现我公司无人机的作业效率处于行业的中下等水平,因此,我们要充分发挥无人机技术的优势,提高无人机作业效率。

  2现状调查与分析

  2.1现状调查

  航测外业的主要工作是控制测量、航飞和检查点采集这三个方面,针对这三方面的工作内容我们抽选了2017年完成的8个成图比例尺均为1∶2000的风电场航测项目,对无人机航飞作业情况进行统计、分析,为了便于平行比较,所选6个工程的测绘目标地形地貌特征基本相同、飞行环境条件相近、飞行季节选取全面。通过统计分析,可见影响无人机作业效率的主要因素是单架次平均作业面积。因此需要我们优化我们的方案,提高单架次平均作业面积。

  2.2现状分析

  通过对现状调查进行分析可知,天狼星无人机单架次完成的平均作业面积最高为3.45km²,最低为2.71km²,平均为3.1km²,由此可见需要在分析使用过程中有可能存在的影响因素,改进作业方法,提高作业效率等方面下功夫,总结出一套适合天狼星无人机的作业方案供今后参考使用。

  3工程方案的实施优化

  3.1实施方案一

  通过多组旁向重叠度参数设置,对比分析,确定最优参数。旁向重叠度参数设置直接影响到无人机飞行作业中航线数量。若设置的旁向重叠度过大,影像成果会出现漏洞,导致数据质量难以保证;若设置的过小,造成数据冗余,直接影响单架次作业面积。因此只有合理设置旁向重叠度,在保证测图精度的前提下,提高无人机作业效率。以相同地面采样分辨率的条件下设定旁向重叠度设置为50%~70%之间。

  建立不同的航测计划,实施航测作业,在保证高程精度满足规范要求、成果数据可靠的前提下,旁向重叠度为60%时,单架次平均作业面积提升明显,从而有效地提高无人机的飞行效率,因此旁向重叠度60%为最佳参数。

  3.2实施方案二

  由于焦距固定不变,GSD仅受航高影响,GSD与航高成线性相关。一次飞行的覆盖面积随GSD的增大而线性增加,影像质量随着航高增加而变差。根据测绘任务成图比例尺、测区地形地貌及对特殊地物安全高度的要求综合考虑GSD的设置数值。通过对多组地面采样距离参数进行设置后,在保证影像质量和高程精度的前提下,单架次作业面积越高,说明该参数设置为最优。

  数据表显示17cm、16cm、15cm的影像无法辨识“网围栏”,不能满足设计专业用图需要。14cm的影像“网围栏”辨识困难,在光照不足,例如阴天或多云天气下的影像则不能辨识。13cm、12cm、11cm的影像比较容易辨识“网围栏”,数据显示地面采样距离设置为13cm,作业效率最高,因此确定地面采样距离设置为13cm为最佳参数。

  3.3实施方案三

  通过在日常无人机测图工程中的摸索应用,并针对设计专业下达测图任务的图形形状不规则问题,对单架次平均作业面积影响很大,因此针对这两方面的原因,通过统计、分析并制定了相应的措施,在实际工程中进行测试、验证和总结应用。

  针对飞行任务图形不规则,无人机航飞软件系统自动规划航线不合理,造成无效作业面积增大,通过人工干预测试调整测图任务范围外的航线航点,最大程度提高单架次的飞行里程,提高作业效率。通过实际工程验证,对不规则测区范围的航飞计划进行人工干预、优化后,可以有效减少航飞作业的无效飞行面积,提高单架次平均作业面积,从而提高无人机的作业效率。

  4成品质量评定

  4.1质量评定标准

  1)测区地物点对邻近野外控制点的图上点位中误差不应大于规定[1];2)航测数据生产数字高程模型格网点对邻近野外控制点的高程中误差不应大于表5的规定[1],地形图高程注意点高程中误差不应大于规定的0.7倍[1]。

  5结语

  天狼星无人机突破了传统人工工程测量的模式,成为无人机在大比例尺测图应用中的一种趋势。但在应用过程中无人机作业仍然有进一步提升的空间。因此,本文在实际工程中,对旁向重叠度和地面采样间隔进行多组参数设置测试,确定最优参数设置,以及针对测图任务范围复杂,对航飞计划进行人工干预、优化等措施后,在解决了不少因工程任务紧迫难题的同时,提高了无人机作业效率,缩短了外业工程时间,从而减低了工程的勘测成本。

  参考文献:

  [1]国家测绘局.1∶500、1∶1000、1∶2000地形图质量检验技术规程:CH/T1020-2010[S].北京:测绘出版社,2010.

  [2]电力行业电力规划设计标委会.火力发电厂工程测量技术规程:DL/T5001-2014[S].北京:中国电力出版社,2014.

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