水利水電工程中無人機航測成圖的應用

付平

（濟寧市勘測院，山東 濟寧272001）

1 引言

無人機是指無人駕駛的飛機。無人機自從出現以來，最早被用于第一次世界大戰中。相比于有人駕駛的飛機來說，無人機自身的體積比較小，也正是因為如此，無人機的攜帶更加方便，而且能夠廣泛地應用于各個領域中，并能夠在惡劣的條件下長時間運行。結合我國水利水電測繪工程的實際情況進行分析，在實際的測繪工作中，不僅工作量非常大，還會受到技術方面的限制，從而降低了測繪工作的質量與效果。所以，在無人機技術被廣泛應用的背景下，應在水利水電工程測繪工作中引入無人機技術，實現減少工作量，確保檢測人員安全以及提高工作效果的目的。

2 無人機航測成圖技術的實際應用

該水庫建設的主要目的就是灌溉與防洪，而且也能夠發揮持續供水與發電的作用，屬于大型的水利水電工程。

2.1 航空攝影測量

在水利水電工程測繪工程中，合理地應用低空數字測繪航空攝影系統，并采用姿態感應對相機姿態控制方面的云臺進行控制，確保云臺與相機之間的傾斜角糾正角速度達到15（°）/s，使相機的傾斜角能夠得到及時的改正，這樣一來，能夠將航片的傾斜角全部糾正過來。

經過多次對無人機航測成圖技術的應用經驗進行分析，大多數航空攝影得到的影像都非常清晰，而且層次也比較豐富，在色彩方面，色調鮮艷而且柔和，能夠與地物的實際色彩保持相同。在實際的航空攝像過程中，能夠開展飛行作業的時間有限，所以飛行結束后，應對所拍攝影像的完整度、清晰度等進行嚴格的篩查，從而確保航線的重疊能夠高于65%，且旁向重疊能夠低于35%，使其可以與規范化的標準和要求保持一致[1]。除此之外，拍攝區域內沒有出現絕對漏洞或相對漏洞，但是會有一部分飛行架次因為天氣、季節的因素而受到影響，降低了航片的質量，但是，在經過重新飛行后，所拍攝圖像的質量均能夠達到設計與規范的要求。

2.2 外業像控點的布設方案和測量

采用像片控制點的測量方法在拍攝照片前進行實地的布標，同時采用該方法對一些比較明顯的地物點進行刺點。在這其中，高程和平面的控制點均由像控點共同組合而成。結合本次所需要進行測量的項目所具有的特點進行深入的分析與考慮后，判斷該水庫的庫區所包含的全部像控點均為平高點，并且這部分平高點基本上都被布設在地面比較平坦的位置或者是沿著河道兩側的公路旁[2]。考慮可能會出現淹沒的情況，在一般情況下都會將像控點集中布置在比較平坦的耕地區域。在本次無人機航測成圖技術的應用中，因為水庫的面積適中，所以，一共布設40 個像控點。

2.3 測量像控點

在測量像控點時，要求像控點具有的精準度不可以低于圖根點的精準度。實際進行測量時，有很多種方法可以進行選擇，比如，RTK 測量方法、三角測量方法以及導線測量方法等。在本次案例中，實際使用的則是RTK 測量方法與導線測量方法。同時，在進行測量時，為了能夠提高測量的精準性，也應用了CORS 網絡RTK 作業方式，但是因為受到水庫所在地區內網絡因素的影響，最后選擇使用穩定性比較高的RTK 測量方法。

3 立體測圖與DEM和DOM的生成相關研究

3.1 立體測圖的研究

對于立體測圖來說，其主要所指的就是運用全數字攝影測量工作站以及Map Matrix。在實際的測量中，合理地運用這2 種測量系統，能夠對數據進行有效的分析，而且也能夠真正地實現實時核線影像與自動定向計算的匹配處理[3]，相比于傳統的處理過程來說，其處理速度有所提升，從而有效地降低了作業的時間，也能夠降低工作人員的工作量和工作壓力，在這基礎上，也有效地提高了工作效率與數據信息的精準度。在這樣的基礎上，系統自身不僅具有全過程自動化的特點，而且也能夠真正地實現人機交互，從而能夠將系統的優勢與工作人員的工作經驗充分地發揮出來，更好地處理地形區對水利水電測繪工程造成的影響。

在測量的過程中，全數字攝影測量工作站的主要作用就是對作業范圍內相關的數據信息進行收集與采集，并且對相關內容進行合理的使用，從而達到恢復測量區域的目的。同時，每個模型也能夠通過自動定向的作用進行重新定向，而后形成核線。在此前提條件下，所采集的數據就是制作成圖模型的主要單位，并將每一個圖像都存放在單獨、特定的文件中，最后再利用具體的程序將其轉換成為CASS 形式的數據文件。

3.2 DEM和DOM的生成

在DOM 的生成過程中，則需要對影像進行色彩調整與糾正等作業處理，而通過Map Matrix 所具有的ERT 模塊，其能夠合理地運用已經完成處理的參考影像，并對影像的色彩、清晰度等進行合理的調整。除此之外，也能夠將影像圖幅裁切、鑲嵌等工作一次性完成，真正地實現自動化操作與處理。

3.3 DEM和DOM的配合操作

測量的過程中，將DEM 和DOM 進行疊合作業，能夠快速地形成三維現勢性圖，從而強化影像整體的立體感，增強觀看時的視覺體驗。

4 無人機航測成圖的具體處理環節

在水利水電工程中應用無人機航測成圖技術，主要分為2 個階段，分別為數據準備與數據解算。數據準備階段，主要關注無人機在完成飛行任務后，對重點姿態與位置進行處理，同時關注航拍的位置、影像的旋轉角度以及旁向和航向的傾斜角度，做好數據的對比工作，對其進行有序的調整。同時，在進行參數的設計時，應根據實際情況對參數進行及時的校正，并設定好獨立的坐標，并對像控點的影像進行特殊標記[4]。對于數據解算來說，其中主要包括新建項目、納入控制點、數據的處理以及數據導出4 個步驟。在新建項目時，應將所拍攝好的圖像數據進行導入處理，而后建立圖像的設計坐標，確保其能夠根據實際情況匹配到最佳位置，而后利用有效的參數完成數據處理；在布置像控點，應利用編輯器對其進行設置，而后再選取最為合適的坐標系，導入定義文件，隨后將布設的空點數據進行導入，并且將有效的航片進行標記。對于數據處理說，必須要重點關注初始化數據處理的精確度，利用有效的控點位置來滿足精確度方面的要求，能夠更加全面地完成測繪工程的要求。對于數據導入來說，因為無人機系統具有比較多的導出模型，在建立立體模型的過程中，應采用有效的檢測方法對空三的成果進行檢測，使其所產生的誤差能夠被控制在5cm 以內，且高程的誤差不超過0.3m，最后再完成有效的數據測圖，而后形成數字性的畫圖，從而有效地提高航測的精確度。

5 結語

總而言之，無人機航測成圖技術的應用，無論從經濟效益方面，還是從工作效率方面，都能夠有效地提高水利水電工程測繪工作的效率與質量，相比于傳統的全站儀測量方式，其表現出無可比擬的優勢。