淮安市测绘勘察研究院有限公司 江苏淮安 223002
摘要：当前，无人机测绘在在水利工程测量中的应用有着明显的优势，因其成本比较低廉且操作相对简单，在局部的测绘中发挥着重要的作用。本文主要以无人机航测在某水利工程作业为例，认真分析当前无人机航测在水利工程测绘的外业航摄和内业处理中的具体应用，分别从外业航摄的控点布设、航线规划和飞行作业三个环节以及内业处理的数据准备和数据解算两个阶段进行细致的探讨。通过该系统直观、方便的三维建模，发挥航测的强大功能，有效提高了无人机航测在水利工程测量工作的效率。
关键词：无人机航测；水利工程测量；应用
1无人机的优势与不足
传统的基于水准仪、经纬仪和全站仪的测量方法，通过引入GPS技术，提高了工作效率，面对复杂地形、破碎地形的河流，传统的测量方法仍不能满足快速测绘的要求。随着信息技术的飞速发展，无人机摄影测量技术在遥控、飞行品质等领域得到了提高，并已应用于国民经济建设的许多领域。具体到水利行业中，该项技术由于地形影响小、机动性强、成图快，在水利规划设计、防洪、数字水利建设工程等方面具有良好的应用前景，取得了一定的成果。无人机摄影测量技术具有上述优点，但也由于其自身的硬件、技术特点等方面，在实际生产工作中也受到了限制。水利工程，其项目往往位于山区、平原河流，地貌在高海拔地区较破碎，会影响无人机摄影测量的高程精度，但是高程精度对水利工程的质量和安全起着非常重要的作用，所以要着重对无人机摄影测量高程精度进行研究。结合具体工程，对无人机摄影测量的高度精度进行分析，为今后提高无人机数据的仰角精度提供了思路。
2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4562万m3，平均的供水量为3500万m3。本次航拍主要以MD4－1020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。
3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。
4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。
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5结论
经过近些年无人机航测的运用，理论和技术已经比较成熟，但在我省一些大型水利工程中却没有得到广泛应用。尽管其特有的“灵活、快速、高效”等特点，储层研究中的应用前景非常广阔，但在生产过程中影响数据准确性的因素很多，它在大比例尺数字测图工作中的精度不甚理想，需要我们从技术和实践中改进。本文以东海某水库工程为例，对无人机在大型水库复杂工程中的应用情况及普查结果如何进行相互配合，快速高效地完成整个工程进行了探讨，分析了对水库无人机测量中的一些技术问题，该方案的应用证明了该方法的实用性和有效性。
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论文作者:郝怡佳
论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/28
标签：无人机论文; 水利工程论文; 测量论文; 数据论文; 精度论文; 作业论文; 技术论文; 《防护工程》2017年第22期论文;