試論水利工程測量中無人機低空攝影測量系統的應用

【摘要】無人機低空攝影測量系統在水利工程測量中具有十分廣泛的應用，拍攝靈活，產生的經濟效益高，通過對水利工程無人機低空拍攝測量的作業設計進行分析，然后對具體的低空飛行拍攝進行分析，探究了無人機在水利工程測量中的具體應用。

【關鍵詞】水利工程；無人機；低空攝影；測量系統

一、水利工程測量的作業設計

在對水利工程進行測量時，需要根據工程的地形、環境設計合適的測量方案，以保證測量的效率。在某一項水利工程的測繪中，利用無人機進行了7個架次的飛行測量工作，具體的飛行測量航線如下圖1所示。

在測量的過程中，將工程平面布設了四等GPS網作為控制點點，一共埋設了24個GPS檢測點，并聯測了3個國家三角點，在高空控制中采用了四、五等幾何成像測量分布方法，在控制點采用的是區域網布設攝像方案，將相鄰航向的控制點設置為跨度為8-12的測量基準線，成像的控制點一般不再航向及旁向的六片重疊的區域范圍內，然后采用GPS-TK成像的方式聯控點形成三位坐標，在空中攝像時，設置信度為99.9%，將圖像的固定解狀態設定為HRMS≦0.02 m且VRMS≦0.02m，對攝影的圖像數據進行采集，最終將多次測量值的平均值作為成像的控制點生成圖像，航空攝影采用無人機進行攝影，按照拍攝作業的要求，一共實施了7個架次的航攝，在拍攝的過程中采用VirtuoZo NT 3.5采集水利工程的地形地物等要素，并結合航外調繪拍攝的資料，并運用CASS9.1地形地籍成圖軟件對所得到的數據進行編輯，最后形成測量的結果。

二、具體實施過程

1.低空攝影測量

在具體的水利工程測量的過程中，采用的航攝儀是Canon EOS5 D Mark II，根據作業設計的要求，進行了7個架次的飛行航拍，飛行的航線達到了36條，拍攝的照片共計3903張，具體的航飛拍攝的統計如下表1所示：

在拍攝的過程中，每次拍攝成像的斜角小于4.20，成像的旋偏角小于130，航飛的航線彎曲度小于3%。在實際作用設計時，要求航飛線路不能在照片上偏離大于3cm，拍攝相片的位移誤差不大于30米，通過上表1所測試的結果，表明航拍的距離能夠滿足要求。

2.空中三角測量

利用像控片、相片點標記、像控點（XLS格式）及拍攝范圍線等資料，將拍攝的結合圖聯系在一起，在VirtuoZo數字攝影測量系統進行飛行策略，然后利用Inpho軟件對測量的水利工程進行空中三角加密飛行策略，為了提測量的效率，對每個測量區域進行獨立測量，將第1——第5架次進行單獨組成測量區域進行測量加密計算，將第6架次分為3個區域進行單獨飛行測量后進行加密計算，這樣便于整體的統計分析。

（1）加密流程

在無人機測量的過程中，不同的區域采用了獨立飛行拍攝的方法進行的，具體的加密流程如圖2所示：

（2）加密點量測和解算

空三加密點的生成與計算采用的計算機計算合成，在拍攝時內業加密點盡量布滿像片全部范圍，同時要求60重疊的航帶連接點要有具體的拍攝技巧，要求每張拍攝的照片不能少于3個以上，基準點的位置選擇采用3×3標準進行，根據要求，每個拍攝區域的基準點位置不能少于3個，要求拍攝能夠將模型的連接處與航帶連接誤差減少到最低，并在圖像處理的過程中，需要減少構網強度的誤差，在基準點少的區域要增加基準點，無人機航拍的比例尺寸為1：23 000，在拍攝的過程中要求保證精準度，同時還有經過多人核算，保證拍攝的準確度。

（3）平差解算

平差解算的目標主要是提高無人機航拍的精度，便于獲取的處理與控制，主要采用Inpho自帶平差軟件解算，根據確定的作業區域網平差分析，迭代計算等過程進行處理。

（4）質量控制

無人機航拍的質量控制主要通過在空三加密的過程中對拍攝鏡頭的設置、信息文件的處理、像點匹配、控制點的選擇、重疊點的控制等相關內容進行檢查與處理，保證成像的質量滿足作業設計的要求。

（5）質量檢查

在經過7個架次的航行拍攝之后，通過對模型的統計精確度進行分析，主要對空三角測量的數據進行分析，統計出測量的模型連接平面位置與控制點較差最大值是0.213 m最小值是0.061m，這樣測量的高程較差最大值是0.152米，滿足作業設計的要求，說明拍攝的高度誤差滿足要求，同時也說明測量時確定的作業模型具有較高的精度，測量滿足具體的要求，在檢查空三加密的圖像成像時采用電腦自動合成、人工后期編輯處理等一系列的處理，使得空三密的過程更加可靠。

三、結束語

無人機低空攝影測量系統在水利工程的測量中應用十分廣泛而靈活，具有投入少，效益高等特點，利用無人機低空攝影測量可以對1：5000——1：10000的水利工程地形圖進行測量，而且測量的精度與標準能夠完全滿足工程的要求，在具體的測量過程中，因為作業設計過程中的像控點不同，也會產生不同的拍攝結果，而且拍攝模型的分區不同，也會產生不同的拍攝結果，這就要求在拍攝的過程中，將電腦自動合成處理、人工后期編輯處理等有機的結合在一起進行綜合處理，以滿足具體作業設計的拍攝要求。

參考文獻：

[1]王湘文，于啟升，王雅鵬.無人機低空攝影測量系統在大比例尺地形圖中的應用[J].地礦測繪，2013（5）.