無人機低空航攝在農田水利工程測繪中的應用

寧化展

摘 要：隨著經濟的快速發展，農田水利工程設施建設迎來了前所未有的重大機遇。在水利工程測繪中，強化運用無人機低空航攝技術，提高測繪數據的準確性與測繪效率，成為業內廣泛關注的焦點課題之一?；诖?，介紹了應用無人機低空航攝的優勢，分析了無人機低空航攝的作業流程，并結合相關實踐經驗，從數據準備及數據解算等角度，探討了無人機低空航攝的數據處理問題。

關鍵詞：無人機低空航攝;水利工程;測繪;應用

文章編號：1004-7026（2020）06-0150-02? ? ? ? ?中國圖書分類號：S27? ? ? ? 文獻標志碼：A

水利工程是社會生產生活的重要基礎設施之一，在調蓄水源、農業灌溉、調水供水、調節微氣候等方面發揮著不可替代的關鍵作用。無人機低空航攝作為水利工程測繪實踐中的重要技術方法，其應用優勢極為突出，要不斷強化其應用流程與技術控制，切實保障水利工程測繪工作的實效性。

1? 無人機低空航攝技術概述

按飛行載體的差異，無人機低空航攝分為固定翼與多旋翼航測系統，其主要構成分為無人機載體、影像采集單元和飛行控制單元。按照既定規劃的航線，依照設定的飛行高度或相機采集分辨率，進行地面建筑物與地形的快速航攝采集，將采集到的影像數據導入航攝處理軟件，如Pix4D或PhotoScan等，生產數字高程模型DEM與數字正射影像DOM，采用立體測圖的形式生產數字線劃圖成果，以滿足工程建設的需求。

無人機低空航攝無需人為駕駛，具有無人化、自動化的特點，且屬于低空飛行，具有較高的安全性。尤其是對于地形、地貌相對復雜的測繪區域，無人機低空航攝突破了傳統測繪方法在空間與時間上的限制，可以對測繪區域的每個點位進行細化深入測繪，更具典型優勢。

2? 無人機低空航攝的應用優勢

2.1? 時效性強

在水利工程建設節奏不斷加快的背景下，采用無人機低空航攝技術，可進行高強度、連續性的實時測繪，具有突出的時效性特征。在現代計算機技術、大數據技術、人工智能技術等方法的支持下，無人機低空航攝可廣泛應用于水質監測、水土保持、水域變化等領域，將所獲取到的調查數據信息通過信息化方式傳遞給管理平臺，極大程度地提高了水利工程的測繪效率。

2.2? 分辨率高

現代化科學技術的發展，為無人機低空航攝提供了更為豐富的先進設備與技術手段，在水利工程測繪中所獲取到的圖像信息更加精準，分辨率更高。為滿足現代化水利工程測繪的需求，無人機低空航攝的機動性與靈活性得以顯著提高，實現了超低空循跡飛行，使地面影像清晰度更高，為水利工程的實施提供了更高品質的測繪圖像[1]。

3? 無人機低空航攝在農田水利工程測繪中的應用

3.1? 無人機低空航攝作業流程

科學合理的作業流程，有助于提高無人機低空航攝效率和測量精度。

3.1.1? 像控點布設

像控點布設是無人機低空航測的首要步驟，該環節需要按照特定比例，針對水利工程目標測繪區域布設像控點。為有效提高無人機低空航攝精度，可采用差分定位測量方式，合理控制像控點布設密度。對于地形、地貌相對復雜的水利工程測繪區域，可適當加大像控點布設密度，以充分確保測繪數據的準確性與可靠性[2]。

3.1.2? 航線規劃

航線即無人機低空飛行的特定路線。在規劃航線中，要全面探勘水利工程測繪區域客觀環境，結合無人機性能、飛行高度、比例尺、測繪面積等參數指標綜合設定，最大限度減少無人機低空飛行所遭遇的外界干擾，適當遠離高壓線桿、高大樹木等。要設定具體的航向重疊度和旁向重疊度，盡量提高測繪目標區域覆蓋率，權衡設定無人機低空飛行方向和飛行速度等。

3.1.3? 飛行作業

飛行作業是無人機低空航攝的關鍵步驟，其嚴謹性與規范性直接決定著最終測繪數據與圖像繪制效果。在飛行作業中，要密切結合飛行時間段內天氣、云層、空氣濕度等指標，選擇在外界條件良好的天氣條件下進行航攝。無人機的起降點位置宜選擇開闊、平坦區域。在飛行作業前，要對測繪數據傳輸系統進行性能調試，使其保持良好的工作狀態，提高測繪數據信息的傳輸效率，避免因不必要的故障導致數據傳輸中斷。當無人機低空航攝飛行至特定高度時，可啟用自動飛行模式，使無人機按照既定飛行路線進行自動測繪。飛行作業過程中，要時刻關注無人機飛行姿態等狀況，對觀察到的異常問題及時作出處理。

3.2? 無人機低空航攝數據處理

3.2.1? 數據預處理

數據預處理階段是為了統籌整理測繪數據，提取有效數據信息，為數據解算提供必要條件。該過程需導出無人機機載設備內存卡中的測繪數據，并結合水利工程基本信息進行充分比對，構建航攝影像縮略圖。剔除相對失真、模糊的數據，在充分整理航帶的基礎上，將無人機機載攝像設備的相對校驗參數導入數據處理系統，核定平面控制網的相應坐標點，準確判斷水利信息收集位置。在此基礎上，再設定科學規范的高程控制網。

3.2.2? 數據解算

數據解算是對無人機低空航攝數據進行深化處理與運用的關鍵環節，直接關系到航攝工作的最終效果。要立足于數據解算系統，將導出的航攝數據信息輸入數據處理系統，有效匹配水利工程位置信息，并對校驗指標參數進行優化微調。在航攝數據處理編輯器中，針對控制坐標范圍，結合像控點布局與密度，對各個關鍵數據點作出科學規范的技術標注，處理航攝數據圖像的細部節點，使解算精度滿足農田水利工程測繪的需求。部分精度對比情況統計見表1。

4? 結束語

受應用技術、測繪方法、數據處理等方面的影響，無人機低空航攝在水利工程測繪中依舊存在著諸多薄弱環節，制約著水利工程測繪質量的優化提升。因此，從水利工程測繪的客觀需求出發，充分遵循無人機低空航攝的基本應用規律，創新航攝應用理念，優化航攝應用流程，為提高水利工程測繪的準確性提供技術保障。

參考文獻：

[1]宋雪蓮，阮璽睿，馬茹菲.基于Context Capture的無人機傾斜攝影測量三維建模[J].科技經濟導刊，2018（21）：103-104，128.

[2]張啟元，張繼魯.無人機航攝技術在高原峽谷區水利工程中的應用[J].青海師范大學學報（自然科學版），2019，29（3）：165-168.