摘要：随着科技的发展，无人机特别是低空无人机已经慢慢走进各行各业。低空无人机操作简单、易学易掌握、对天气和起飞降落场地要求低、智能化程度高、人工干预少、具有智慧型的安全机制与飞行记录、电力推动便于携带等优点。这些优点使无人机被各行业开发利用，并成为焦点。
关键词：低空摄影测量；水利工程；应用
引言
如今，无人飞机在全球有将近30个国家有使用，很多国家都处于无人机研发和推广阶段，并没有广泛的应用于实际中。我国对无人机的使用也处在一个刚接触，还在研究阶段，且在很多行业都没有广泛应用，主要在水利工程的测量中有使用。随着近年遥感技术的飞速发展，无人机在各大工程的中应用也越来越广泛，本文通过对无人机在水利工程中低空拍摄的应用分析，并对无人机低空拍摄的实施过程进行分析，希望可以对无人机的研究和使用有一定的帮助。
1低空摄影测量概述
低空摄影测量指飞行高度在1000m以下的摄影测量，是一种理想的大比例尺地形图影像获取技术，对于城市规划建设、施工用地设计具有重要意义。虽然航空摄影测量较早用于小范围内的城区规划，但是相对无人机低空摄影测量来讲成本较高，而且容易受地面建筑物的遮挡使细节轮廓成像不清晰，建模质量差强人意。鉴于此，为满足现代化城市的快速发展要求，适时采用无人机低空摄影测量技术取代航空摄影测量已成为业界普遍关注的问题。与传统航空测量技术相比，低空摄影测量的技术优势主要体现在以下几个方面：（1）精度高。传统航空测量的精度只能精确到1m，由于低空摄影测量采用无人机进行低空飞行测量，飞行高度在50-1000m，因此能够近距离接触地面物体，精度范围达到亚米级，远远高于传统航空测量的精度范围。（2）实时性强。无人机与载人机相比受天气状况的影响较小，可以实时采集数据信息，而且操作控制更加简单，配套设施成本更低。（3）安全性高。无人机与载人机相比最突出的特点是无人驾驶，因此无需担心发生坠机事件，无人机体积小，不需要专门的起降场地，经过短暂的准备即可升空飞行。（4）分辨率高。无人机所携带的高精度成像设备具有多角度摄影功能，能够从多个角度获取地面建筑物的纹理信息，有效弥补了其他航空测量技术受建筑物遮挡成像不全的缺陷。
2低空摄影测量技术的应用
2.1测区概况
某地拟建水库，属山地地形，沟壑山地错综复杂，高程为900m～1200m之间，比高为300m。测区纵向范围为：拟建坝址轴线上游4.0km，高程约1100m处，下游2.7km。横向范围为：坝肩至塬面以外10m，高程约1100m处。拟建库区范围三条支沟，常年流水，水深约0.1m～0.5m，其中两条支沟交汇处下游0.3km、2.0km处分别有土坝、混凝土坝拦截蓄水，水深约1m～6m。各支沟可徒步进入，测区沟深山高，沟底蜿蜒曲折，虽然植被以矮小灌木为主，但通视条件一般。
2.2控制测量
测量采用“先像控后航测”的解决方案，西安1980挂靠独立坐标系，1985国家高程系统，四等平面高程控制，联测3个C级平面控制点、2个Ⅱ等高程点，埋设控制桩8个，严格按照《水利水电工程测量规范》（SL197-2013）执行，全网共组成同步环40个，异步环60个，水准线路长度为26.9km，实测闭合差为-70.0mm，允许闭合差为±103.7mm。选取均匀分布于测区的5个四等控制点进行参数求解，像控点测量、检查点测量和断面测量均采用此参数。
2.3航空摄影
采用华测P310垂直起降电动无人机进行低空摄影测量作业。
（1）航高设计：无人机搭载SonyA7RⅡ定焦单反相机，像幅大小7952×5304pixel，像元大小4.52μm，焦距36.22mm，成图精度1∶1000，地面分辨率（GSD）0.06m，相对航高450m。
（2）航线设计：利用无人机地面控制软件，设定航向重叠度80%，旁向重叠度60％。考虑到航时安全，分2个架次共21条航带进行航摄。
（3）像控点布置：采用区域网布点法，共布设像控点23个，像控点布设应尽量选择在地势平坦区域，避开砖窑烟囱、垃圾桶、电线杆等地面明显凸起物，一般用白石灰在地面布“十字丝”，便于无人机拍摄。
（4）航飞数据检查：下载POS和1180张影像数据，经测区影像快速拼接后，摄影面积33.87km2，地形高度1019m~1272m，绝对航高1591m~1603m，依据《低空数字航空摄影测量外业规范》（CHZ3004-2010）和行业经验进行质量评估，飞行质量满足相应要求。
（5）像控点测量：平面位置中误差不超过图上±0.1mm，高程中误差不超过1/10基本等高距。
2.4外业调查调绘
（1）水工建筑物调查测量：对测区内淤地坝、溢流坝坝顶高程、淤积面高程即临水坡脚高程进行调查测量，对抽水泵站管径及位置进行调查测量。
（2）地形图调绘：依据拼接影像，结合测量范围进行实地调绘，主要调绘测区内村庄名称、房屋属性、通讯线、电力线、道路材质、交通桥等地物。调绘过程中根据需要采用GPS-RTK方法实测部分管线设施。
2.5内业数据处理
（1）影像纠偏：镜头正中间畸变最小，越到边缘畸变越大，结合相机检校报告，采用专业软件，对所采集像片进行纠偏和格式转换。
（2）空三加密：各类空三加密软件使用步骤大同小异，基本都是按照“新建工程→导入数据→生成航带→处理影像→提取同名点→刺点测量→平差解算→精度评估→建立模型”这几个步骤进行。
（3）数据生产：使用专业软件生成DEM、DOM等数据；借助立体眼镜、手轮脚盘，使用航天远景、适普、JX4等线画图采集软件，由专业采集人员完成线画图采集工作。
（4）编辑入库：采集完的数据，需要导入常用的测绘数据编辑软件（如CASS、曹Map、iData等）中进行数据编辑、属性录入、质量的检查，数据转换，进行标准化入库。
2.6精度评估
（1）模型精度：将部分检查点导入到空三模型中，进行模型精度评估，共导入152个检查点，精度结果满足要求，精度结果见表一。
（2）成果精度：对采集完的线画图进行人工抽检，数据精度达到1∶1000成图精度。
2.7作业注意事项
（1）禁飞区域：无人机航测属于低空飞行，应避免军事区和民航禁空区作业，国家已经出台一些管制规定，可参照执行。
（2）无人机保险：部分测量设备公司已经与保险公司合作，承担无人机损失险以及第三者责任险，保障无人机低空摄影测量作业安全。
结语
从无人机低空摄影测量技术的应用效果来看，其测量精度能够基本满足水利工程测量的要求，但应用中也还存在以下问题值得我们注意：
（1）无人机低空摄影测量只是将大部分繁重的外业测量工作转为内业处理，因此人员和资金投入并没有减少。
（2）等高线数据采集工作是制约整个数据处理环节效率的主要因素，植被覆盖少、模型精度高的测区，完全可以借助软件自动生成等高线。
（3）大面积测区不太适用无人机低空摄影测量，反倒会导致影像数据增多，加大外业控制和内业处理难度。无人机低空摄影测量技术已经十分成熟，但其在水利工程测量中的应用时间还不长，具体项目中应合理选择技术方案，将无人机作业效率最大化。
参考文献：
[1]张敏峡，范高林，范东林.基于无人机低空摄影测量技术的露天矿山开采监测研究[J].世界有色金属，2016，（17）：73-74
[2]王春生；杨鲁强等.无人机低空摄影测量系统在水利工程测量中的应用[J].测绘通报2012，S1：408-410
论文作者:李宁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：无人机论文; 测量论文; 低空论文; 高程论文; 精度论文; 数据论文; 水利工程论文; 《基层建设》2019年第2期论文;