無人機低空攝影在水利工程測量的應用

劉清偉

摘要：當前，無人機攝影測量技術在水利工程測量當中得到了廣泛應用，隨著近幾年來無人機技術軟硬件的不斷發(fā)展和成熟，無人機憑借自身的巨大優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)非接觸性測量，從空中對水利工程范圍內地形地物進行攝影測量，為測量工程提供準確數(shù)據。無人機低空攝影測量技術通常應用于范圍較大、環(huán)境荒蕪的新建水利工程項目當中，通過應用此項技術，能夠有效減少測量外業(yè)工作時間，提高外業(yè)作業(yè)效率，有效保障水利工程測量的外業(yè)人員安全，為水利工程測量向現(xiàn)代化發(fā)展起到了推動作用。文章主要針對無人機低空測量技術基本流程、此項技術在水利工程測量當中的具體應用方式進行分析。

關鍵詞：無人機;低空攝影測量技術;水利工程測量;應用

1無人機低空測量技術基本流程

1.1基本步驟

采用無人機低空攝影測量技術的基本流程可以劃分為四個環(huán)節(jié)，包括像控點布設和控制測量;航線規(guī)劃和外業(yè)航空攝影;影像數(shù)據圖處理和DSM生產;內業(yè)DOM和DLG生產。

1.2主要環(huán)節(jié)

1.2.1使用無人機進行拍攝測量時，首先應對相機進行校驗，相機校驗工作應由專業(yè)的國家認可的檢定機構進行，在校驗過程中主要測定相機的內方位元素。

1.2.2在使用無人機低空攝影測量技術前，還需要對測量范圍內的航線進行科學設計，提高無人機飛行的科學性，在保證拍攝質量的基礎上，盡可能地增長每條航線的長度，減少航線總數(shù)量。

1.2.3在無人機返航后，所拍攝的水利工程測量圖片需要進一步處理，目前通常使用相片自動糾正圖像處理軟件，減少了人工干預。

1.2.4對拍攝所采集到的影像需使用測量技術專業(yè)軟件進行自動的同名點匹配和控制點刺點處理。

1.2.5空三加密處理需要使用專業(yè)軟件進行平差，并且對外方位角進行計算。

1.2.6利用專業(yè)軟件，通過航攝相片處理拼接生產處測區(qū)范圍內的數(shù)字影像模型-DSM。通過DSM模型亞平處理生產出數(shù)字正射影像圖-DOM。

1.2.7利用專業(yè)軟件在DSM基礎上通過控制測量生產數(shù)字高程模型DEM，并在DOM和DSM基礎上生產數(shù)字線畫圖-DLG。這就是目前攝影測量數(shù)字地形圖的生產全過程。

2無人機低空攝影測量技術在水利工程測量中的應用

2.1無人機低空攝影測量技術在水利工程測量中的應用優(yōu)勢

通常情況下，采用無人機低空攝影測量技術進行水利工程測量工作的區(qū)域都是地理環(huán)節(jié)較為復雜的地區(qū)，或者是無人區(qū)，要求測區(qū)內相對高差不能太大。在此類區(qū)域測圖，在滿足設計用圖精度的前提下，使用人工測量的方式危險性較大，測量外業(yè)作業(yè)時間長等。因此針對水利工程的測量必須通過更加安全、科學、精確的方式，替代傳統(tǒng)測量方式。將無人機低空攝影測量技術應用到水里工程測量當中，可以有效解決這一問題。無人機低空攝影測量技術通過高分辨率的攝像頭拍攝實施的地面照片，以影像遙感的形式進行地形圖測繪，通過搭載不同類型的測量設備（定位定姿系統(tǒng)、單鏡頭、雙鏡頭、五鏡頭、激光雷達等）可以實現(xiàn)測圖效率高、操作簡單、精度保證、實時高效的測圖任務。相比之下在無人機航測中人工測量任務由原來的全部測量，到現(xiàn)在只需要進行像控點測量，和困難地區(qū)補充測量，大大地提高了作業(yè)安全性和工作效率，減少人人工成本。在有效保障了技術人員人身安全的同時，提高了工程項目的整體效率。

2.2無人機采集影響的內業(yè)數(shù)據處理技術

2.2.1影像糾偏處理技術。由于無人機低空攝影測量技術采集到的影像由于受到地物高差和成像角度的影響，處在中間位置的畸變較小，但在相片邊緣位置的影像畸變較大，在相片上的每一個像點比例都不相同。因此影像糾偏處理技術就是通過相機的檢測的內方位元素，計算和處理相片變形，使得拍攝的圖像從中心投影變?yōu)檎渫队皥D片的技術。

2.2.2空三加密處理技術。當前常見的各種類型空三加密軟件的使用步驟基本相同，主要步驟包括工程新建操作、數(shù)據導入操作、航帶生成操作、影響處理操作、同名點提取操作、測量刺點操作、解算平差操作、評估精度操作、模型建立操作。

2.2.3DLG生產技術。數(shù)字線畫圖的生產也是攝影測量的最終數(shù)字成果。通常使用專業(yè)處理軟件進行DEM、DOM數(shù)據的生成。在此基礎上借助最新的三維數(shù)據處理軟件，實現(xiàn)捕捉三維模型點同步生產DLG。

2.3水利工程測量的外業(yè)調查調繪技術

2.3.1建筑物測量。在水利工程測量中應用無人機低空攝影測量技術，因測量精度的限制，需要對工程中一些重要區(qū)域進行補充測量，才能更好地滿足工程測量的基本要求。例如水庫壩頂高程、橋梁平面高程、溢流堰堰頂高程、水面高程位置和臨水坡腳高程位置等。

2.3.2地形圖調繪。結合專業(yè)軟件拼接形成的影像，對測量區(qū)域內進行實地調繪操作，在這一部分工作中應主要針對調繪測量區(qū)域內的建筑屬性、通信線路、電力線路、道路線路、交通設施工程、村寨名稱等特殊地物進行確定，在進行調繪時應結合GPS-RTK技術進行部分管線設施的測量。

2.4無人機低空攝影測量技術在水利工程

測量中的應用優(yōu)化措施無人機低空攝影測量技術在水利工程測量中得到了較好的應用效果，但要想繼續(xù)提高此項技術的應用水平，還應當繼續(xù)對無人機測量技術進行研究，通過學習其他國家在無人機技術領域的先進成果，加強我國水利工程測量在無人機技術應用方面的能力。同時，還需要繼續(xù)提高施工人員對無人機設備的操作技術，加強相關人員的技術培訓、安全操作培訓、意外事故應急處理方式培訓，使無人機測量技術能夠在水利工程測量方面發(fā)揮更大優(yōu)勢。

3結束語

科技提高了無人機技術在水利工程測量中的應用水平，當前可以利用此項技術在保證測量準確性、提高測量效率的同時保證技術人員人身安全，能實現(xiàn)1∶500地形圖測繪。但由于目前無人機測圖系統(tǒng)的固定成本和軟件成本高，一套成熟的測圖系統(tǒng)軟硬件配置最低要三四十萬，高端配置甚至要一兩百萬，相對成本較高。同時作為現(xiàn)代測繪和未來測繪的主要測量方式，需要不斷地加大開發(fā)研究力度，促進無人機測量技術的長遠發(fā)展。

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