无人机航测技术在水利工程测绘中的应用

无人机航测技术在水利工程测绘中的应用

刘春晓

山东省水利勘测设计院 山东省济南市 250000

摘要：进入新时期以来，我国各项事业均快速发展，取得了十分理想的成绩，特别是测绘行业以惊人的速度向前发展。我国人口基数大，用水问题相比其他国家更为重要且值得研究，所以我国非常重视兴修水利。水利工程的建设离不开地形图测绘，测绘技术在水利工程建设中的重要性可见一斑。航测技术的快速发展使其在测绘领域中承担起越发重要的工作，同时也促使测绘工作开始向智能化过渡。而无人机航测能够获得较为精准的地形图资料，可以基本解决水利工程测绘中的问题。

关键词：无人机；航测技术；水利工程；测绘；应用

引言

无人机航测可以适应条件复杂的水利水电工程，在水利水电工程中利用无人机航测技术，可以满足工程测绘需求，获取高质量的测绘成果，满足工程设计和施工的要求。

1无人机航空数字测量技术的应用优势

从技术体系角度来讲，无人机航空数字测量技术是建立在无人机的基础上，与航空摄影测量技术体系共同构建的融合性技术方案，能够结合当前的测绘工作需求，打造智能化的测绘技术。在当前的国土监察、工程测绘、应急灾害处理等领域，都有较广泛的应用。从应用优势角度来讲，无人机航空数字测量技术具有较强的响应能力，在数据获取以及分析的过程中有着较高的精准度，同时灵活性以及机动性较强，经济效益较高。从实际应用的角度来讲，由于无人机体型较小、自重较轻，可以有效应对人员无法进入的部分环境，从而提升数字测绘的有效性，进一步拓展工程测绘的范围和内容。除此之外，无人机携带的数字设备具有较强的抗干扰能力，能够有效应对多种不良环境，在恶劣环境下依旧有较高的测绘精准度。当前，无人机航空数字测量技术建立在信息技术全面发展的基础上，其技术体系已经逐步丰富，能够有效应对不同的测绘任务，具有较强的应用效率，且发展空间较为广阔。

2无人机航测技术在水利工程测绘中的应用

2.1航线设计及地面控制

应用无人机航测技术对该水利工程进行测绘，需要先完成对该地的分析工作。分析待测绘区域的地貌特点、面积、土地构成、高度等，然后通过调查分析结果进行无人机测绘航线的设计。在进行航线设计时，要设定好无人机飞行的高度、航线方向以及航线覆盖重合度，且要在航线图中明确显示。一般航线的摄像重合度保持在50%以上，甚至可达70%。操作无人机航测需要有工作人员在地面进行遥控，要综合航测地形、面积、高度来布置地面控制点，在水利工程中，像控点一般布置在河道旁的土地上。这样可以保证航测覆盖待测区域，提升航测图的精度。

2.2像控点布设

像控点往往是建立在地形基线以及航高点的基础上进行设置的，当基线数量大于6条时，还需要设置其他的跨度基线。设置加密点，并结合加密点的距离进行详细标记。以比例尺1:10000为依据构建地形图，加密点的距离要控制在1m左右。在加密点设置完成之后，需要进行空中三角测量，要结合实际的需求进行像素调整，某工程采用1/3以及2/3像素，结合实际情况进行微调。另外，数码摄像头在采集信息的过程中可能会受到外界信息的影响，出现测量结果精度不准确的情况，那么需要进行误差消除。在这个过程中可以建立数字模型，进行影像量化分析，以长图比例尺作为主要参考依据，结合地面的具体分辨率以及镜头焦距进行参数调整，由此来提升采集的精准性。

2.3外业航拍

以某工程为例：（1）主要技术参数。基准面GSD（地面分辨率）为4cm。哈苏X1D传感器尺寸为43.8mm×32.9mm，总像素为5000万，像素尺寸为8272×6200，像元大小为5.3μm，相机镜头焦距为30mm，相对航高为226.6m，绝对航高为236.6m。精灵4 RTK基准面分辨率优于3cm。传感器尺寸为13.2mm×8.8mm，有效像素2000万，像素尺寸为5472×3648，像元大小为2.4μm，相对高度为80～100m。（2）航摄分区和拍摄架次划分。测区最大高差为12m，远小于相对航高，因此就重叠度保持及满足GSD要求而言，无须进行航摄分区。但由于无人机采用锂聚合物电池作为动力能源，续航时间偏短，综合考虑测区形状及飞行安全和作业效率等因素，将测区分为2个子区，子区一按南北向飞行，子区二按东西向飞行。根据测区地形情况、起飞场地情况以及摄影分辨率要求等因素，使用CWCommander软件进行自动航线设计。飞行时航向重叠度80%、旁向重叠度为75%。精灵4 RTK主要对重点区域进行近景多角度航拍摄影，飞行时航向重叠度、旁向重叠度均为80%。为了满足精细化建模要求，进行“井”字式飞行，东西向、南北向各飞行一次，确保重点区域影像全覆盖。在设计航线的过程中，设计人员需要全面分析光照方向、航线方向的风力以及河流方向等因素。

2.3水利工程测绘中无人机航测内业流程

（1）数据准备。在飞行作业技术后，有必要将机内存卡数据及时导出，并处理航拍位置和影像等资料，做好数据资料的事先准备工作，包括对航向的倾角、偏旋角度及航拍范围等信息的掌握。并及时将收集的信息进行筛选和对比，从而整合成符合要求的地理影像缩略图，对标记出的布控点坐标进行确定，在保证整体的信息和位置系统准确无误的前提下，再对数据进行储存，以便随时调出使用。（2）数据计算。在航测成图前，需要按照旁向重叠度、航片航向的重叠度进行设计，像片的旋角需保持在6°以内，倾角需保持在2°以内，这样才能确保无人机的安全性和稳定性，使各方面指标都能达到要求。在拍摄时，通常会使用比传统航片影像数量多、像幅较小的小型数字相机，将其与遥感设备配套使用。为了快速处理数据，并检查飞行的质量以及影像的质量，从而在本质上达到系统的整体性和快速性的要求，可将快速拼接软件以及影像自动识别技术引入其中。进行测绘时，为了提高航测成图整体的精准度和准确性，有必要合理应用航测模块，使其发挥作用；在计算数据时，需要根据掌握的实际情况进行测算。通常会按照新建项目、增加控制点、数据处理以及数据的导出等几个方面进行作业。通过构建更有效的数据参数，并有针对性地进行数据处理，从而确保整体数据拍摄的坐标，实现各类数据的精准测算，使信息能够更加有效、合理，从而更好地完成无人机航测的任务。

2.4利用航摄成图技术

利用航摄成图技术可以测量外业像控点的布设，利用区域网布设方案，在拍摄照片之前，工作人员可以通过实地布标，在航拍之后布设地物点，测绘人员利用航摄成图技术测量和布设平面控制点和高程控制点以及平高点。在利用航摄成图技术的过程中，通过航线网布点，设置航向分段为不同的平高点，实际工作中测绘人员要在方向线垂直直线上布设航线首尾端的控制点。测绘人员要根据摄影区域的情况，合理选择无人机航线，保障无人机在航测过程中可以达到60%以上的测量区域重叠。实际工作中主要是在无扬尘和云雾少的时间段内落实航摄工作，此外要考虑地表植物等对于成图工作的影响，如果时间允许，测绘人员可以利用季节因素，合理控制摄影时间，利用无人机航测技术全面满足水利水电工程需求。

结语

总而言之，将无人机航测技术应用到水利工程测绘中，具有非常明显的应用优势。但无人机航测技术并不是没有缺点，应用过程中工作人员要尽可能避免客观外在条件对航测数据所产生的影响，提前对航测设备进行参数调试，提高无人机航测技术的数据准确性，为后续工作的开展提供有力保障。

参考文献

［1］张保亮．无人机航测技术在水利工程测绘中的应用［J］．建筑技术开发，2021．

［2］胡志权．无人机航测技术在水利工程测量中的应用［J］．智能城市，2020．

［3］孙治华．无人机航测技术在水利工程测绘中的应用［J］．住宅与房地产，2019．