水利樞紐工程測量中航空攝影測量與RTK技術的應用

殷圣云

（廣西桂禹工程咨詢有限公司 廣西南寧 530023）

當前，我國對于水利工程的建設投入非常大。擬定了非常多的中小型抗旱規劃項目，例如：新建鄉鎮的聯通工程，抗旱應急水源工程等等，在這些工程項目當中，相關的測量工作是重點工作之一，更是基礎的工作部分，尤其是在實施壩址控制測量，淹沒水庫范圍測量等與周圍群眾的利益密切相關。因此，在水利樞紐工程測量中，對于航空攝影測量與RTK技術的應用起到的作用十分關鍵。

1 航空攝影技術介紹

航空攝影技術便是利用飛機航空攝影設備，對地面實施的連續性攝影，并與地面控制點測量進行結合，實施調繪和立體測繪等相關工作，最終完成地形圖的繪制等步驟。航空攝影測量應用的基本原理便是攝影過程當中的幾何反轉[1]。當前對于航空攝影測量，已經應用了無人機，在無人機系統當中由硬件和軟件系統共同組成。在硬件系統當中，有機載系統以及地面監控系統，在軟件系統當中有飛行控制系統、航線設計、系統研討、監控系統以及檢查攝影和預處理數據系統等。這些系統構成了非常完善并且快速的工作機制，每個系統之間都能相互配合，其中動力系統使用燃油系統或者電動裝置。航空攝像測量系統為該系統的核心部分，是完成任務并確保安全覆蓋的重要因素。

2 無人機航空攝影測量流程

2.1 外業像控點布設

對于像片的控制點測量，應用的方案為區域網布設，在正式拍攝之前需要進行的工作方法為，實地選點布控制標志以及在拍攝完成后明顯地點相片試點的方法。對于水利工程當中的像控點，通常會在沿河道的兩旁公路或者平坦的地面當中進行布設，因為會出現淹沒的情況，所以需要在平坦的耕地上對像控點進行集中布設，并保證布設的數量[2]。

2.2 航空攝影

對于航線網的布點。可全面保障航線首尾末端上方控制點和下方控制點的相關布設，再利用主點使其垂直在方向線當中的直線上之后，要保證上點和下點在同一立體的相對位置范圍當中，結合攝影區域對航線實施相應的設計，要全力保障測量區域的重疊，通常對于航線重疊度那里要提到80%。旁向重疊度要達到70%以上，要在天氣良好時進行攝影，如，云霧較少，沒有風，大氣透明度好等等。

2.3 立體測圖

立體測圖可使用清華的EPS軟件，為用Post Script語言描述的一種ASCII圖形文件格式，通常情況下，使用photo shop來打開圖像格式的EPS文件，其中有兩種打開方法：①為直接打開，右鍵點擊EPS文件，選擇打開方式為Photo shop，會彈出屬性對話框，設置好之后可直接打開；②為置入的方式，新建一個空白文件，在新建的空白頁面左上角找到“文件”選項，然后在下拉菜單欄中找到紅圈選中的“置入”按鈕，在彈出的頁面中直接找到打開的EPS文件即可。

2.4 外業高程采集

在完成轉換的地形圖平面精度當中，可對建設的基本要求進行滿足，但高程依然需要進行外業測量。在實施外業測量的過程中，需要使用RTK GPS技術，全站儀技術等等，以便對點數據進行采集，之后結合測量高程編輯地形圖，制定無人機攝像流程，其中具體的流程如圖1所示。

圖1 無人機航空攝影測量工作流程圖

3 RTK GPS技術

GPS實時動態測量技術，簡稱為RTK技術[4]。其中的工作形式為在已經知道的點位上安排好GPS接收機，并將其作為基準站，把必要的數據，例如：基準站的高程坐標等參數進行轉換。并輸入GPS控制手薄，使用一臺或者多臺GPS接收機，將其當作流動站，這樣便可使用流動站和基準站對衛星信號同時進行接收，其中基準站會將衛星信號利用基準站電臺向流動站進行發送，流動站在接收到基準站和衛星信號發來的信號之后，會將其傳送到控制手薄當中，這樣便可進行差分以及平差處理工作，得到實時坐標測量精度以及高程測量精度，并及時將測量的精度和預設的精度進行比較，如果測量的精度未達到預設的進度要求，手薄會做出提示，詢問測量人員是否接受測量成果，如接受測量成果，手薄會將測量的坐標數據，高程數據進行記錄和存儲。

4 實際應用分析

4.1 工程概況

某水利樞紐工程在贛江中游上游峽谷河段，其功能作用為發電和防洪并兼有航空和灌溉等綜合功能，是一座大型的水利樞紐工程，其中對于流域面積的控制為60010KM2，占總體流域面積的75%。對該水利工程進行測量的范圍和內容包括：測量庫區、測量淹沒調查、測量防護區以及測量壩址等等，對于測量工作使用了無人機航空技術以及RTK GPS技術。

4.2 庫區測量的具體要求

4.2.1 水庫淹沒調查測量

在做好基本控制的前提下，應用GPS RTK測量技術，對水庫淹沒調查對象當中的高程進行測量，其中測量進度是非常關鍵的調查對象，對水庫蓄水到正常水位選定會起到關鍵性的作用。所以對于高程的測量誤差范圍要求為±0.1m，平地以及坡度不大的地區調查對象，其高程當中的誤差不能超過±0.3m，對于山地的調查對象高程，其誤差不能超過±0.5m。

4.2.2 庫區地形測量

庫區測量需要在1：2000的地形圖當中進行，這樣可有效滿足水庫淹沒調查以及移民工程規劃等相關需求，其中需要應用RTK GPS與航測法成圖技術進行配合，對于像片的控制點，需要應用RTK GPS技術進行測量，其中的精度平面點要求是：產生的誤差不能超過±0.2m，高程當中出現的誤差不能超過±0.2m。

4.3 測繪地形圖

校準基準站。使用控制點對基準站進行校準的過程中，可使用的作業方式分為兩種：①基準站在已知點上，可使用靜態數據獲取改點的坐標數據，將控制點當中的WGS-84坐標，在手薄中輸入，直接進行求取，接著應用流動站，到控制點當中對坐標進行采集，之后對數據的參數進行轉換；②在一些特殊的區域，沒有找到合適的控制點對基準站進行設置，可將基準站隨意進行擺放。簡單來說便是，虛擬一個基準站，之后流動站到控制點當中對坐標進行采集。

4.4 利用影像建模

利用影響建模可選擇smart3d或者pix4d。例如：對于smart3d的應用，操作并是不非常難，只需點擊新建工程，依次填入工程名稱、工程目錄后點擊ok；選擇Photos選項卡，然后點擊Addp hotos按鈕，添加要建模的照片；點擊check image files按鈕，檢查圖片文件；檢查完成后，選擇Surveys選項卡，而后點擊Editcontrol points按鈕等相關操作，即可完成建模。

4.5 RTK作業前的抗差措施

RTK的使用，其可靠性取決于數據鏈的傳輸質量以及流動站當中的觀測環境，對于該技術的使用，盡管應用了良好的處理方式，但對數據量的使用比較有限，在處理當中難免會產生一些誤差。所以，在每次施工之前，要將基準站和接受裝置等數據參數進行更新之后，重新實施復測檢核。

4.6 內業航空影像成圖

將1：20000的航空影像進行數字化掃描，這樣便獲取了數字影像，之后將其轉變成VirtuoZo系統可以接受的格式。利用數字影像，可將掃描坐標系的參數與像片坐標的參數進行轉換，自動完成內定向工作。之后，可由工作人員確定好控制點，影像匹配對同名點進行匹配，實施相對定向和絕對定向。自動空中三角測量的相關工作完成之后，便可實施相應的測圖工作。其中，測圖工作為交互式素質影像測圖系統，可對地物圖進行測量，并對地物數據進行編輯以及采集，構成數字測圖文件。

5 結束語

總之，對于項目測量的速度以及精度提升，減少工程成本是水利樞紐工程需要重點解決的關鍵性問題。在當前的水利工程當中，測量的準確性十分關鍵，通常在水利工程當中會應用全站儀，以及RTK GPS數據化測圖技術等，對于這些技術方法的應用可全面保證測量點的精度，但是需要消耗一些人力和物力，現在應用RTK技術與航空攝影技術的結合，構成了數字化地形地圖，工作效率得到了翻倍提升，并有效降低了工作成本，提升了測量點精確度。