文/徐中華 華東冶金地質(zhì)勘查局物探隊 安徽蕪湖 241000
隨著我國城市化建設(shè)進程逐步加快,城市住宅、寫字樓、道路以及橋梁工程建筑數(shù)量不斷增加,帶動了城市發(fā)展的同時,也為城市測量規(guī)劃工作增加了很大的難度。城市測量工作極其容易受到城市高層建筑、植被以及河道流域等因素的制約,傳統(tǒng)測繪、衛(wèi)星檢測等測量方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代城市測量需求。近年來,科學技術(shù)的不斷發(fā)展,無人機飛行技術(shù)逐步完善并應于各大領(lǐng)域,六旋翼無人機在我國城市測量工作中的應用,大大提升了城市測量工作效率,對我國各大城市的規(guī)劃發(fā)展具有極大的現(xiàn)實意義。
六旋翼無人機是多旋翼無人機的一類,具備垂直起降和空中懸停的優(yōu)勢,較之與四旋翼無人機或八旋翼無人機相比較,六旋翼無人機機身尺寸更滿足城市測量的需求,機身尺寸能夠滿足承載高精準度的機載攝錄像設(shè)備和各類型傳感設(shè)備,與此同時,六旋翼無人機機身重量恰到好處,旋翼數(shù)量的增加并未對總體重量造成影響,反而提高了無人機飛行設(shè)備的推比重,能夠有效克服城市側(cè)風以及機身抖動等問題對測量的干擾。此外,六旋翼無人機的整體設(shè)計確保了無人機飛行的穩(wěn)定性,較之與四旋翼無人機相比較,六旋翼無人機在失去兩個旋翼的情況下,只需要對飛行設(shè)備實施合理調(diào)節(jié),對總體拉力進行重新配置,就能夠防范機身失控等問題,依舊能夠維護機身飛行平衡。
六旋翼無人機是一種微型飛行設(shè)備,飛行系統(tǒng)屬于非線性、多變量的前驅(qū)動系統(tǒng),實際飛行中,不僅極其容易受到大氣動力性質(zhì)、重力性質(zhì)以及旋翼慣量距等自身因素的影響,還容易受到大氣層氣流等外部因素的影響。因此,為確保飛行的安全性和穩(wěn)定性,六旋翼無人機系統(tǒng)包含了姿態(tài)調(diào)控、位置調(diào)控以及高度調(diào)控三部分。姿態(tài)調(diào)控,利用陀螺設(shè)備、加速度儀以及磁強儀傳送飛行角速度、加速度以及磁場強度等進行結(jié)合反饋,計算得出相應調(diào)控參數(shù),并參與到實際轉(zhuǎn)速分配中,從而改變電機轉(zhuǎn)數(shù),達到調(diào)控無人機姿態(tài)的目的;位置調(diào)控,主要利用GPS和光流傳感設(shè)備獲得具體位置和速度信息,從而達到調(diào)控無人機位置和速度的目的;高度調(diào)控,主要利用GPS、超聲測距傳感設(shè)備、加速度儀以及氣壓技術(shù)設(shè)備收集高度數(shù)據(jù),并計算得出相關(guān)高度調(diào)節(jié)參數(shù),再傳送到轉(zhuǎn)速分配中,從而實現(xiàn)對無人機飛行高度的調(diào)節(jié)。
無人機傳送的信息主要包含無人機飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)、航拍影像信息以及傳感設(shè)備所收集到的各種數(shù)據(jù)信息等等,就時效性要求較低的信息可以選用大容量存儲設(shè)備實施存儲,而就需要實施傳送的信息而言,務(wù)必要進行及時傳輸。城市測量中,無人機飛行環(huán)境較為復雜,隨時存在電磁影響,為確保信息傳輸?shù)挠行?,無人機無線傳送技術(shù)需要選取最佳的信道編碼對數(shù)據(jù)實施差錯調(diào)控。
現(xiàn)階段,無人機機載攝影測量設(shè)備普遍使用微型單反相機或單反相機,攝影設(shè)備的畫面質(zhì)量直接影響著測量的準確度,為確保無人機在城市測量工作的準確度,實際飛行測量過程中,一般結(jié)合多傳感設(shè)備和多維度信息技術(shù)進行測量,從而達到提升畫面質(zhì)量的目的,以保證測量數(shù)據(jù)的準確度。
航道規(guī)劃主要是在制定條件限制下,尋求從起始位置到目標位置,并達到某類功能標準要求的最佳飛行路線,主要根據(jù)實際飛行要求,依據(jù)無人機功能特點和續(xù)航周期對航道進行繪畫,以調(diào)節(jié)無人機的飛行高度、飛行距離以及轉(zhuǎn)彎半徑等等,從而實現(xiàn)不同城市測量工作中對影像航向和旁向重疊水平的需求。
近幾年,無人機在各大領(lǐng)域被廣泛應用并得到了一致認可,隨著我國城市測量工作難度的不斷加大,城市測量逐漸開始應用六旋翼無人機開展實際測量工作。在對六旋翼無人機的功能特點和主要技術(shù)進行了簡要分析后,筆者主要就六旋翼無人機在城市供配電線路巡檢測量中的實際應用進行了進一步探究。在城市供配電線路巡檢測量工作中,六旋翼無人機完全符合GPS導航和POS點導航的自動駕駛功能,可以依據(jù)供配電線路鋪設(shè)的地理信息系統(tǒng)坐標位置,在供配電線路上空進行飛行,并記載POS信息和微型單反相機姿態(tài)設(shè)備信息,在拍攝圖像的同時將其傳送至信息庫,作為城市供配電線路巡檢測量的基礎(chǔ)信息,以相同的方式在供配電線路左右45°分別航行并記載,再存入信息庫以供調(diào)取使用,無人機機載的姿態(tài)設(shè)備可以通過GPS進行實時共享,能夠?qū)⑺挠跋褓Y料傳回直地面控制中心,終端服務(wù)設(shè)備能夠?qū)⒘頍o人機拍攝的影像進行比較分析,并構(gòu)建城市各個位置供配電線路的故障點模型,并對模型故障進行自動識別排查,對符合排除條件的疑似故障進行存儲,并傳出相應的GPS和POS點信息,以便信息分析人員能夠?qū)⒁伤乒收宵c位置傳送給電路巡檢維修人員,從而快速、準確地對城市供配電線路故障進行處理。除此之外,六旋翼無人機能夠獨立進行多種項目巡查和測量,例如,城市供配電桿塔、導地線路等元件的顯要故障,供配電線路周圍建筑的物理變化,塔基周圍地質(zhì)變化,鐵塔外部銹蝕、塔上線路出現(xiàn)移動脫落現(xiàn)象等等,讓供配電線路巡檢測量流程更加規(guī)范化、系統(tǒng)化,大大提升了城市供配電線路巡檢測量的工作效率。
六旋翼無人機在城市測量中的應用,憑借自身垂直起降、空中懸停以及不受空間限制等優(yōu)勢,能夠有效獲取城市中各大建筑物之間的準確距離、城市道路橋梁分布情況以及城市供配電線路巡檢數(shù)據(jù)等等,不僅減輕了城市測量工作人員的工作負擔,還極大地提升了城市測量工作的整體效率,對我國城市規(guī)劃建設(shè)有著極其重要的促進作用。
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