摘要：近几年来，我国经济的迅速发展，使得基础设施的建设也迈入了一个前所未有的繁荣期，在基础设施建设过程中，水利工程测量是一项非常重要的工作，水利工程测量工作与地形测量密不可分。无人机技术又称无人机航测遥感技术，这项新型航空遥感技术被广泛适应在国土资源监测、应急测绘保障以及其他重大工程的建设当中。
关键词：无人机技术；测绘测量；应用
1 无人机航测技术的应用特点
无人机航测技术的特点是：(1)适用于低空飞行，对飞行时天气条件要求较宽松，飞行系统升空准备时间短、操作便捷，车载系统可以快速到达监测区附近设站。(2)系统可以获取到超高分辨率的数字化影像，可以根据特殊监测目标需求搭载全色波段、单波段、多波段等传感器，可以实现多角度拍摄，而且系统具有快速数据处理功能、应用分析功能及快速融合处理其他数据的功能；(3)系统可以搭载多种小型遥感传感器，可以拓展测绘功能，满足多种测绘需求；(4)系统费用低、操作使用成本低、维护成本也远低于载人机系统。
2 无人机系统的构成
无人机航摄系统一般由地面系统、飞行平台、影像获取、数据处理等四部分组成。地面系统包括用于作业指挥、后勤保障车辆等；飞行平台包括无人机、维护系统、通讯系统等；影像获取系统包括电源、GPS程控导航与航摄管理系统、数字航空摄影仪、云台、控制与记录系统等；数据处理系统包括空三测量、正射纠正、立体测图等。
3 无人机航测技术流程
无人机航空摄影测量打破了传统测量只能获取单一数据的模式，它可同时生产多种数据，输出多种影像、数字产品，例如：DOM（数字正射影像图）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线画图）等。无人机航测基本流程如下：控制点布设与测量，无人机航空摄影，像片控制测量及空三加密，无约束平差及网平差，DOM 及 DEM 制作，立体测图，生产 DLG。
4 无人机水利工程测量应用
4.1无人机航测外业流程
作业流程为:控点布设 - 航线设计 - 飞行作业。在控点布设过程中,由于本项目所在地地势复杂,一般人工测量难度较大并伴随一定的误差,所以选用无人机航测技术,采用1∶1200的比例尺来测量所在地地形图。 水利工程建设实施工作繁琐复杂,本设计考虑到以上原因,选用布设控制点方案,首先利用软件 Google Earth 软件确定所测区域的具体定位,每隔 200m 布设一个控制点位,在地势复杂、起伏的区域,设计标记,一般设计宽度为 15cm,以此可将地面为 6cm 的影像分辨出来。 像控点的测量方法一般分为导线测量、空中三角测量、GPS 静态测量、RTK 测量等,本项目主要采用空中三角测量和 GPS 测量,其中空中三角测量选用 DATMatrix 软件进行空三加密,根据地域的实际情况进行分区控点布设,利用自动匹配模式进行像控点的测量,排出误差,使得无人机航测更精确可靠 。
在航线规划设计过程中,设计适度重叠的技术航线主要是通过对无人机比例尺度、飞行高度、相关参数及地域信息的设置来实现的。 每个航摄过程均要考虑以下因素:地面分辨率、旁向重叠度、航向重叠度、分区高差、飞行高度、飞行路程、飞行安全。 无人机采用 40mm 的定焦镜头,通过非手动定焦来提高航拍过程的精确度。 由于本次航测区域引水线路曲折复杂、路程长,所以设定的最高高程为 1200m 左右,通过数据处理中心精确的计算将地面分辨率设计为 8． 92cm。 在航行过程中,每秒飞行速度可通过飞行设计规划软件自动形成具体的规划飞行速度。
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本次无人机航测的起降点控制相对灵活,一般航测选取较开阔的地面,可保证无人机的跟踪定位和操控,实现安全检测和控制,同时注意观察无人机的飞行高度,注意影像清晰度和气流引发失速等问题,要确保能够安全着陆,本次无人机航测区分为 5 个区域分别进行航空拍摄,航测区域相关参数的设定。
4.2无人机航测内业处理
无人机航测技术在水利工程测量中数据处理中心系统主要分为两个阶段:数据准备和数据解算。
4.2.1数据准备
首先数据准备阶段,将飞行结束后的机内存卡数据导出,要重点调整航向旁向的倾角、偏旋角度、航拍范围信息,对航拍位置和影像进行系统处理,包含旁向倾角、航向倾角、拍摄时间、拍摄位置等信息,将收集的影像数据进行对比并加以整合,建立相应的地理位置影像缩略图,设计控点布设点并对相应的影像进行标记,确定独立的坐标位置。 确定信息的姿态和位置系统信息准确无误后,可进行存储备用。
4.2.2数据解算
在数据解算阶段,主要包括新建项目、加入像控点、数据处理和数据导出 4 个步骤。 首先打开DATMatrix 软件进行数据处理中心新建项目,将航测的影像数据导入,建立相对应的位置坐标,同时导入POS 数据,使得航测影像数据能够与 POS 数据相匹配,使数据处理达到最优化。 通过“控制点编辑器”,需要将文件和控点布设数据导入到编辑器中,有效标记航拍区域。 数据处理选择本地处理系统对数据进行全面高精度处理,调整像控点的位置,再次进行本地处理,直到对像控点的处理精度达到相应的要求并通过检查,即可完成数据处理。在数据导出阶段,无人机内部具有较多的导出模型,例如三维网格处理、数字表面模型、加密点云、等高线、数字正摄影像图等,选择加密点云的立体模型,将空中三角测量结果进行检测,保证航拍过程中高程误差在 0． 5m 范围内,平面误差在 8cm 范围内,将满足设计要求的数据进行有效的数据测图,形成数字线性画图。
4.3低空无人机测绘测量遥感系统的应用
常规航空摄影较为困难地区一般包括起降条件不好、云层位置偏低以及有高山处，在此区域内使用无人机测绘测量加护，能够高效、迅速的得到精确的高得到航空影像，大幅度提升测绘测量的现势性和测绘测量应急保障服务水平的同时，还能高效率的处理获得的高精度影像资料，并在监测城市变化、城市规划、重大工程、国土资源遥感监测、应急救灾、开发在原监测与评估农林、建设新农村、城镇等方面起着重要作用，还能够加快我国的城市建设，提高社会管理水平等。在测绘测量行业推广和发展低空无人机测绘测量遥感系统具有非常重要的意义，能够迫切的解决测绘测量成果的现势性，能够大幅度的提升应急服务保障水平，对于建设数字中国、构建数字城市都有着不可替代的重要作用。低空无人机测绘测量遥感系统有很多方面的优势，例如机动灵活、反应迅速敏捷、精确度高、性能可靠安全、资金花费较少、应用范围大等，因此，国家测绘局应该对此技术进行推广和发展，并大力支持地方测绘队伍在测绘测量过程中应用该技术。另外，研发人员也要积极进行研发工作并做好市场需求调研，在客户需要的基础上进行研发，还要建立健全售后服务机制体系，积极建立技术研发、运行维护、技术培训、售后服务以及技术更新等一条龙式服务，建立完善的低空无人机测绘测量系统的研发和应用网络。
结束语：
无人机技术在推动测量测绘科技不断创新以及提升测量测绘保障服务能力方面起着重要作用，还能够促进相关部门对所需的地理信息进行及时的掌握，帮助国民经济实现社会信息化，从而促进社会经济的迅速发展。
参考文献：
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[2] 吴定邦. 浅谈无人机航空摄影测量技术在水利工程中的应用[J]. 江西水利科技. 2016(01)
[3] 李长平. 无人机在水利工程中的应用[J]. 中华民居(下旬刊). 2014(04)
论文作者:宋君陶
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/27
标签：无人机论文; 测量论文; 系统论文; 数据论文; 数据处理论文; 影像论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第36期论文;