• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

轻小型无人机在房屋建筑结构类型调查中的应用

邓飞 窦爱霞 袁小祥

邓飞, 窦爱霞, 袁小祥. 轻小型无人机在房屋建筑结构类型调查中的应用[J]. 震灾防御技术, 2017, 12(4): 786-796. doi: 10.11899/zzfy20170407
引用本文: 邓飞, 窦爱霞, 袁小祥. 轻小型无人机在房屋建筑结构类型调查中的应用[J]. 震灾防御技术, 2017, 12(4): 786-796. doi: 10.11899/zzfy20170407
Deng Fei, Dou Aixia, Yuan Xiaoxiang. Application of Light-small Unmanned Aerial Vehicle in Investigating Structural Types of Buildings[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2017, 12(4): 786-796. doi: 10.11899/zzfy20170407
Citation: Deng Fei, Dou Aixia, Yuan Xiaoxiang. Application of Light-small Unmanned Aerial Vehicle in Investigating Structural Types of Buildings[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2017, 12(4): 786-796. doi: 10.11899/zzfy20170407

轻小型无人机在房屋建筑结构类型调查中的应用

doi: 10.11899/zzfy20170407
基金项目: 

中国地震局地震预测研究所基本科研业务专项 2013IES0204

地震行业科研专项 201508010

详细信息
    作者简介:

    邓飞, 男, 生于1991年。硕士研究生。主要从事遥感与GIS应用研究。E-mail:feid163@163.com

Application of Light-small Unmanned Aerial Vehicle in Investigating Structural Types of Buildings

  • 摘要: 房屋建筑结构数据是了解房屋抗震设防能力的基础,获取房屋建筑结构信息具有重要的现实意义。本文在简单介绍无人机遥感系统、房屋建筑信息无人机遥感调查技术流程的基础上,以全国多地多架次飞行任务为应用实例,对无人机照片进行筛选、姿态匹配、照片拼接、纹理映射等处理,获取了房屋建筑密集区的正射镶嵌图和三维场景模型,然后对房屋建筑结构类型进行目视判读,并与地面调查的真实结果比对分析,计算得到目视判读的准确率为91.17%,Kappa系数为0.80。结果表明,轻小型无人机轻便灵活,获取的三维场景模型能有效、直观、准确地进行房屋建筑结构类型判定,可弥补传统实地调查的不足,为评估大范围建筑物的抗震能力提供重要的参考依据。
  • 图  1  无人机遥感系统的组成(李德仁等,2014

    Figure  1.  Components of UAVRSS(Li Deren et al., 2014)

    图  2  固定翼型无人机实体图

    Figure  2.  Entity diagram of F200 fixed-wing UAV

    图  3  多角度相机系统

    Figure  3.  Multi-angle camera system

    图  4  房屋建筑无人机遥感调查的技术路线图

    Figure  4.  Technical flowchart of buildings survey using UAV remote sensing

    图  5  实验航摄区域

    Figure  5.  Aerial study area

    图  6  正射镶嵌图(左图)与三维场景模型(右图)

    Figure  6.  Orthographic mosaic images and 3-Dimensional scene models

    表  1  F200飞马无人机规格性能参数

    Table  1.   Specifications of F200 UAV

    名称 性能参数
    巡航速度 60km/h
    最大续航时间 1.5h
    最大升限 6000m
    抗风能力 6级
    测控半径 10km
    飞行高度 150—1500m
    定位精度 5cm
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    表  2  无人机航摄数据信息表

    Table  2.   Data information of Aerial photos

    航摄区域 六安徐集镇 六安平桥工业园 老北川县城
    航摄面积/km2 3.31 18.95 0.39
    正射航高/m 389 615 389
    正射相片数/幅 626 855 216
    正射地面分辨率/cm 5 10 5
    倾斜航高/m 236 236 236
    倾斜相片数/幅 1668 1494 854
    倾斜地面分辨率/cm 5 5 5
    总数据量/GB 16.82 11.11 6.33
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    表  3  房屋结构判读标志

    Table  3.   Interpretation marks of building structure

    结构类型 三维场景模型中判读标志 三维场景模型中典型实例 典型类型实地照片
    钢/钢筋混凝土柱排架结构厂房   房顶为蓝色或红色彩钢棚,建筑面积比加彩钢棚盖房顶的农村居民住宅大得多,高度在10m以下,室内空间大。
    钢筋混凝土结构   中高层(一般大于7层)建筑,多见于居民住宅小区;门面窗户均开间大,多见于沿街商铺。
    底框结构   底层门面开间大、为钢筋混凝土框架结构,上部窗户开间小,以砖墙承重的砖混结构。常见于沿街的房屋建筑。
    砖混结构   立面门窗的开间相对钢筋混凝土结构要小,开间进深较小,楼层一般不超过7层;外墙未粉刷情况下,可见圈梁和构造柱;广泛分布在城市、乡镇。
    砖木结构   房顶颜色较深,呈“人”字型,建筑面积小;高度一般在5m以下,多分布在农村及乡镇地区。
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    表  4  混淆矩阵

    Table  4.   Confusion Matrix

    真实房屋建筑结构类型 目视判读房屋建筑结构类型
    排架结构厂房 钢筋混凝土结构 底框结构 砖混结构 砖木结构 其他结构 横向总和
    排架结构厂房 4 0 0 1 0 0 5
    钢筋混凝土结构 0 12 0 0 0 0 12
    底框结构 0 0 20 5 0 0 25
    砖混结构 0 0 8 114 1 0 123
    砖木结构 0 0 0 0 5 0 5
    其他结构 0 0 0 0 0 0 0
    列向总和 4 12 28 120 6 0 170
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-04-11
  • 刊出日期:  2017-12-01

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