摘要：无人飞行遥感系统具有灵活性强、分辨率高、时效性高、成本低等特点，可以准确且有效的进行测绘。利用无人机来进行水利水电工程测量工作，可以大大提高工程测量的准确性和有效性。无人机在水利水电工程中具有非常重要的作用，积极推行无人机是非常有意义的。
关键词：无人机技术；水利工程；高程测量精度
加强无人机航测在水利工程测量中的应用研究具有非常重要的现实意义。通过无人机的航测，为水利测量偏远区域创造便利的施工测量条件，提供有效的测绘数据，加强各种灾害应急保障。通过对无人机系统的不同设定，实现动态的检测系统，有效提升国家的测绘工作水平。
一、无人机在水利水电工程中应用
1.无人机在水利水电工程测绘中的应用
在我国对水利水电工程应用需求加大的情况下，传统的航空遥感技术因容易受天气、空域等方面的限制，使其摄影精准性、灵活性并不高；卫星影像因周期长、分辨率低等因素的影响，使其成影效果不佳。对此，在水利水电工程测绘中合理应用无人机，可以提高工程测绘的准确性、有效性、完整性。无人机相当于一个遥感平台，其机体上荷载数据要干设备，可以对目标水域进行实时观测及数据处理，为了解水利水电工程做铺垫。无人机的测绘遥感系统则可以根据项目需要，可以获取水利水电工程高分辨率图像，并对图像进行有效的处理，从而获取较大比例的航空影像资料，完成数字线规划图、数字高程模型、数字正影像图的绘制，为工程建设或使用提供重要信息。
2.无人机在水利水电工程动态监测及水域环境监测中的应用
在利用水利水电工程对水利方面实施管理工作的过程中，需要进行水利水电工程动态监测及水域环境监测，从而获得有利的监测数据，并将其作为水利管理工作的有效依据，如此有利于合理落实水利管理工作，提高水利水电工程的应用性。而要想实现这一目的，应在水利水电工程动态监测及水域环境监测中，合理运用无人机，利用其可以对目标对象进行定位并实时监控的功能，掌握水利水电工程应用范围内水域变化情况，进而对水域基础数据进行整理和处理，使其可以作为水域调查、水域统计及水利管理制度建立的有效依据，为规范、合理的落实水利管理工作创造条件。
3.无人机在水利水电工程水土保持作用中的应用
由于自然地理环境和社会经济条件的特殊性，我国水土流失较为严重，以成为目前最主要的环境问题。实现水土保持也是水利水电工程建设的重要目的之一。而单纯的依靠人力来进行水利水电工程应用范围内水土保持及水土流失情况的统计是非常困难的，那么相应的水利水电工程的实施将受到一定影响，如此将难以实现水土保持的目的。对此，可以在水利水电工程水土保持作用中应用无人机，即根据不同土壤侵蚀类型和影响因子的不同，参考土壤侵蚀房产因子指标，利用无人机遥感系统来对工程应用范围内进行遥感成像处理，利用图像来分析水土流失情况、水土保持现状、水土流失发生特点及趋势等，从而制定有针对性的改善措施，加快水土流失的治理，逐步实现水土保持的目的。
二、无人机技术应用于水利工程高程测量精度案例
1无人机航测系统在水利工程测量中的应用概述与作业案例
无人机航测是包含飞行平台、导航、控制及检测系统于一身，广泛应用于各种工程的测绘之中，其在水利工程测量中也得到广泛的应用。在具体的作业设计中，依据当前地面的分辨率和范围要求，对航测时间、线路布设以及分区作业等情况进行专业设计。本文以某水库的测量项目为例，总库容5690万m3，水库的坝高为98.5m，平均的供水量为5600万m3。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆本次航拍主要以MD4—1000无人机系统作为飞行系统，通过侦查、测绘以及一系列空中任务增加平台系统，使无人机能够在全天内不间断的供应通信信息，保证在空中进行监视和通信。在处理软件的使用上，主要采用的是Pix4Dmapper这一自动数据软件，不需要人工的过多干预，操作比较简单，同时能够及时制作数字地图和数据模型。
2无人机低空航摄外业测绘流程
无人机航测在水利工程测量中的外业航摄主要包含像控点布设、航线规划和飞行作业三个环节。在像控点的布设环节中，以本文以某水库的测量项目为例，沟道地形比较崎岖，并伴有植被遮挡，人工进行测图难度非常大，因此采用的无人机航拍，测图地形图比例尺选定为1∶1000。当前，无人定位系统大多采用单点定位方法，其测算的精度相对较低，新型的无人机中已经出现了新的差分定位，这一过程中能够有效减少布设的数量，使后续的工作效率有效提升。本次主要采用的是单点定位方案，首先运用谷歌地球选定测区的具体范围，每隔300m布设一个像控点，在地形比较崎岖的地方，设计十字形标记，宽度一般设置为10cm，方便将地面为5cm的照片分辨出来，以此来更好地符合项目的测量。在航线的规划过程中，通过设置相机的参数、高度和比例尺以及区域信息，设计适度重叠的飞行航线。无人机采用35mm的定焦镜头，通过手动定焦，快门速度为千分之一秒，以此提高拍摄的精度。以本次航拍为例，该飞行地面的相对高度为380m，通过精确计算将地面的分辨率设计为5.37cm，航向重叠设置为75%。旁向的重叠率为60%。该航线以每秒8m的速度进行飞行，通过导入飞行规划软件中，进行具体规划。在飞行作业设置上，本次使用的无人机的起降点相对比较灵活，选择拍摄时一般选用相对比较开阔的地面，通过航拍，有效保证无人机的操控和跟踪定位，实现安全控制和安全检测。在具体的操作环节中，操作人员要主要使用自动巡航这一模式，在视距之外所采用的飞行阶段，要注意检测无人机的飞行高度，在拍摄完成的时候，能够保证其安全降落，减少气流引发的失速问题，同时要注意照片的质量符合无人机的质量要求。
3无人机低空航摄内业处理环节
无人机航测在水利工程测量中的内业处理主要包含数据准备和数据解算两个阶段。在数据准备阶段，无人机航测飞行结束后，要注重位置与姿态的系统处理，注重航拍的位置、航向与旁向的倾斜角度以及相片自身的偏旋角度，加强数据对比工作，进行有序整理。在参数设计上要做好参数改正，确定独立的坐标，设置像控点的影像进行有效标记。在数据解算过程中，主要包含新建项目、加入控制点、数据处理、数据导出四项具体内容。在新建项目环节，要导入拍摄的图像数据，建立图像的设计坐标，使得匹配好位置信息，通过建立有效的参数设计进行有效的数据处理。在像控点的布置上，需要通过编辑器进行设置，通过选用比较合适的坐标系，将定义文件进行有效导入，随后导入布设空点数据，标记有效航片。在数据的处理上，注重勾选初始化的精度处理，通过有效的控点位置满足精度要求，以此更好地完成本地的要求。在数据的导出环节，无人机系统具有较为繁多的导出模型，通过建立立体模型，将空三的成果进行有效的检测，确保每项平面误差控制在5cm以内，高程的误差控制在0.3m之内。通过数据项目的设计要求，进行有效的数据测图，最终形成数字线性画图。同时，进一步强化数字化技术模型，按照实际的地形情况，有效提升航摄精度。在影像的加密点上，通过实际的测距、线段测绘工作使模型数据元素加入到AutoCADCivil3D影像之中，通过有效的数字分析实现无人机航拍在水利工程中的有效测量。为探究无人机航测在水利工程测绘中的精度，本文利用全站仪、GNSS等光电测量设备对经外业航拍、内业线划处理的地形图，选取部分特征点进行了精度检核，平面精度优于10cm、高程精度优于20cm。
结语
水利水电工程需要克服复杂的地形地貌环境，人工进行相关事项的测量越来越不符合实际的需求，无人机以其高机动性、实效性、全时性，为工程测量提供了重要的技术支撑，不仅有助于提供第一手的全面信息资源，也有助于降低成本提高工程的经济性。随着信息技术的发展，无人机的性能必将得到更人性化的升级，对水利水电工程而言，其数据监测的实效性也必将更进一步。
参考文献：
[1]尚海兴，薛绍军，雷建朝等。无人机低空摄影测量技术在水电工程测绘的应用[J].西北水电。2014[11].
[2]牛君瑜，孙超江。无人机技术在水利领域应用的探讨[J].海河水利。2012[10].
论文作者:张建军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
标签：无人机论文; 测量论文; 水利水电工程论文; 数据论文; 精度论文; 水利工程论文; 水域论文; 《基层建设》2018年第22期论文;