無人機航測技術在水利工程測量中的應用

摘""要：無人機航測技術自開發生產以來得到了較多人的認可，該技術操作簡便，且能夠保證測量的精準度，即使處于較為復雜的地形下，也能夠做到精準測量。目前這一技術慢慢融入了水利工程測量中，利用這一技術能夠使測量數據更加精準，同時降低測量成本。該文旨在深入研究無人機航測技術在水利工程測量中的發展應用，為今后該技術的使用提供參考。

關鍵詞：無人機""航測技術""水利工程""工程測量

中圖分類號：TB22""""""""文獻標識碼：A

Application"of"UAV"Aerial"Survey"Technology"in"the"Hydraulic"Engineering"Survey

LIU"Xiaochen

（Cangzhou"Water"Conservancy"Survey，"Planning"and"Design"Institute"Co.，"Ltd.，"Cangzhou，"Hebei"Province，"061000"China）

Abstract："UAV"aerial"survey"technology"has"been"recognized"bynbsp;many"people"since"its"development"and"production."This"technology"is"easy"to"operate"and"can"ensure"the"accuracy"of"measurement，"and"it"can"achieve"the"accurate"measurement"even"in"relatively"complex"terrain."At"present，"this"technology"has"been"slowly"integrated"into"the"water"conservancy"engineering"survey，"and"the"use"of"this"technology"can"make"measurement"data"more"accurate"and"reduce"the"measurement"cost."This"paper"aims"to"deeply"study"the"development"and"application"of"UAV"aerial"survey"technology"in"the"water"conservancy"engineering"survey，"and"provide"reference"for"the"use"of"this"technology"in"the"future.

Key"Words："UAV;"Aerial"survey"technology;"Hydraulic"engineering;"Engineering"survey

傳統水利工程測量中所用到的技術較為落后，在測量過程中需要利用較多的人力。盡管這一方式能夠得到想要的數據信息，但是測量成本高，且精度上存在著較多誤差，已經不能滿足當下的水利工程建設要求。而近些年來無人機技術得到了較快發展，利用這一技術能夠促使測量數據更加精準，同時降低測量成本。基于這一點，我國相關工作者還需進一步對該技術加以鉆研，為我國水利行業發展奠定基礎。

• 無人機航測技術概述

1.1""無人機航測技術的原理

無人機航測技術將無人機作為主要飛行平臺，工作人員在無人機中安裝相應的攝影裝置以及激光等，遠程開展測繪工作。這一技術下，工作人員能夠通過影像信息采集系統觀察到所測試區域的具體狀況，同時能夠對相關的數據進行整合檢測，構建出三維立體圖像。另外，這一技術中同樣包含著飛行控制系統，工作人員能夠利用這一系統實現對無人機的遠程控制，幫助其避開飛行路線中的障礙物，同時可以根據具體狀況更改其航線。

• ""無人機航測技術的要求

為了提高無人機航測的安全性以及準確性，還需保證在使用這一技術時符合以下標準。首先需要對整個系統進行清查，包括所用到的數碼相機等，保證設備能夠穩定運轉。若是有問題出現還需及時處理；另外，還需根據水利工程測量需求，及時調整無人機參數。其次，需要先對所測區域進行簡單的查看，判斷無人機是否能夠在這一區域內飛行起降，并根據區域特征制定合理的航行路線。此外，在無人機航測過程中，工作人員還需進一步把控好技術標準，約束自身行為，防止對無人機的各項參數進行私自調整[1]。

2""水利工程測量的意義

要保證水利工程的質量，還需搭建出科學合理的測量網，在該工程開展之前，必須對相關場地的一些數據進行分析，這會涉及后續工程的進展。在了解到施工場地的地形等各項數據之后，能夠更加合理地分配工作人員、工作設備等，滿足施工要求。一般來講，水利工程建設過程中面對的施工環境具有較多復雜性，在施工準備階段更多地收集相關信息，能夠防止在后續測量中出現較大的偏差。大范圍的測量工作能夠促使整個水利工程建設順利開展。但是傳統測量技術在這一工程中進行使用，會耗費大量的成本，同時耗時長，容易影響到工程開展。將無人機航測技術引入這一工程測量中，能夠進一步縮短工期，且能夠得到更加精準的數據。此外，水利工程測量工作能夠幫助監管者了解到施工場地的具體工作狀態，這會極大地降低施工出錯率，對于提高整個工程的質量起到良好的促進作用。

3""水利工程測量現狀

3.1""測量人員少

水利工程測量工作不需要太多的專業水平，且難度較大，通常需要在一些惡劣的環境下進行操作，所以很難吸引到較多人才。這使得水利工程測量工作較為落后，難以迎合社會發展趨勢。

3.2""資金設備投入少

當下水利工程建設中，大多工作人員會因為資金方面的限制，使用一些較為陳舊的儀器設備等等，這難以滿足測繪需求，也容易導致數據出現較多誤差，對后續工程開展有著不良影響。

3.3""測量管理要求不嚴格

測量是一個需要嚴謹與認真的工作，需要保證測量的精準度。這就需要工作人員提高自身工作能力，同時還需建立良好的制度約束工作人員行為。但是，當下測量管理工作仍然存在不足，部分管理者認為水利工程中的施工規范是整個工程的重點，所以將更多的精力放在施工規范上，卻忽視了測量管理工作。測量管理制度不完善，難以激起員工的積極性，使得測量工作受到限制[2]。

但是隨著社會經濟發展，越來越多人認識到了測量管理的重要性，航空攝影測量也慢慢發展而來。無人機航測即是航空攝影測量發展的產物，這一方式下工作人員無須耗費較多的時間與精力進行工程測量，且利用計算機技術能夠進一步提高測量的精準度，所以該方式受到了較多工作人員的認可。但是無人機航測過程中也存在著一些不足。首先，較多無人機在相機搭配方面存在著不足，若是選用非專業性的相機，會影響到最終的成像，不穩定性較高。其次，無人機小巧輕便，自身體量較小，容易受到天氣狀況的干擾。若是風力過大，會導致無人機偏角有所增加，導致最終數據難以處理。此外，無人機所獲取的數據具有一定的重疊性，生成數據量大，處理起來具有一定難度。

4""水利工程測量中無人機航測技術的優勢

4.1""靈活性

無人機這一設備較為小巧，能夠搭載著相應的攝影測量設備完成測量工作，在測量過程中能夠靈活地更換測量角度。操控人員同時能夠通過無人機觀察到所測量區域的影像，以此制定合理的工程建設措施，所以這一方式具有良好的應用性。

4.2""適應性

這一適應性指代的是無人機航測技術并不受限于地理條件，即使測量區域地形較為復雜，也能夠精準測量其相關數據。這一技術適用于多種環境下，對于起降場地并沒有特殊的要求。所以從這一方面思考，無人機航測進一步降低了水利工程測量的難度，且具有良好的安全性[3]。

4.3nbsp;"實時性

無人機航測技術使用過程中，能夠一邊測量，一邊將測量形成的數據、影像等資料傳送給相關工作人員。工作人員能夠實時了解到所測量區域的特征、數據等，具有良好的實時性。這一情況下所探測出來的動態數據信息能夠進一步促進工程管理的有效性。

5""無人機航測技術在水利工程測量中的應用流程

5.1""外業流程

水利工程測量包含著較多方面，首先需要做好外業測量工作。其中外業流程主要包括以下3個方面的內容。一是控點布設，工作人員還需針對測量區域的實際地形，做好控點工作。良好的控點能夠促進測量工作的合理開展，同時能夠提高測量精度。二是航線規劃工作，在這一過程中，工作人員還需先對周圍的地貌進行分析，做好無人機測量的路線規劃，以保證工程中的各個點都能夠被合理測量；另外這一過程中還需對無人機的飛行速度、高度等進行合理把控，以便最終生成的影像信息是清晰可見的。三是航測作業方面，工作人員還需對已經規劃好的飛行路線進行再次檢查，以保證這一航線的合理性。若是其中存在不當，還需及時調整。其次，在無人機運行過程中還需考慮到天氣狀況，防止受到不良天氣干擾[4]。

5.2""數據準備

無人機航測結束之后，工作人員需要將無人機中所存儲的數據導入相應的計算機中。之后還需按照無人機在飛行過程中的傾角等，計算出最終的數據信息。在對數據進行分析時，還需記錄好相關的拍攝位置、時間等，以此對所有數據加以整合。最終保證能夠利用這一數據信息構建出合理的地理位置影像縮圖。在這一縮圖設置成功之后，工作人員即可按照圖像做好控點布設工作。此外，在對相關數據進行處理時，還需做好備份工作，以便后期能夠及時查看。

5.3""數據解算

數據解算工作可以說是測量工作中的重點，若是數據解算過程中出現失誤，會直接影響到工程建設的精度，同時對項目質量也有著較多不良影響。所以在進行數據解算時，相關工作人員還需謹慎細心，以此保證數據的合理性以及有效性。為了進一步保證數據的準確性，可以先將收集到的數據導入新建項目中，防止這一項目與其他項目混雜。之后技術人員還需對記錄下的數據信息進行處理，保證航拍影像與地理位置之間的一致性。其次，還需在數據處理過程中更好地利用控制點編輯器等相關軟件，以此建立合理的坐標系，標記好每一個航拍控點。此外，在完成數據處理工作后，還需將相關數據妥善保存。

6""水利工程測量工作中無人機航測技術的應用要點

6.1""像控點布設要點

利用無人機航測技術開展水利工程測量工作，還需先了解到工程地周圍的具體情況，同時需要對相關水文狀況等進行合理的檢測。在完成相關工作后，才能夠更好地把控好控點布設工作。測量人員可以在測量區域內設定較多測量點位，之后利用無人機技術將相應的測量點位加以連接。在測量過程中需要根據具體情況選擇合理的測量方式，例如導線測量、GPS測量等。選擇科學合理的測量方式能夠進一步提高測量精準度[5]。

6.2""無人機航線規劃要點

在對無人機航測技術進行使用時，還需先確定其航線。工作人員需要按照水利工程的設計要求、無人機性能等各項指標，最終確定好無人機的航向、拍攝角度等。例如：在利用定焦A7RII這一單反相機進行拍攝時，其相應的成圖比例需要達到1∶1"200，針對這一點，還需對無人機的飛行高度進行設定，一般需要設定在300"m左右。其次，還需對無人機的航向進行控制，其航向重疊度可以設置在50%左右，防止數據出現遺漏。最后，對無人機航線進行確定的過程中，還需考慮到分區高差等狀況，同時需要在保證無人機安全的基礎上，盡量避免航線重復。

6.3""無人機航測設備選擇

無人機的選用同樣是進行航測的重點，選擇時，工作人員需要考慮到水利工程的具體情況，同時需要考慮到無人機的飛行性能、續航條件等，保證所選擇的無人機能夠滿足測量需求。另外，還需在航測前對無人機中的相關參數進行合理設置，以便無人機能夠在參數引導下進行工作。同時，可以根據水利具體狀況選擇合理的攝像設備，保證最終成像的清晰度。此外，無人機一般需要在良好的氣候條件下工作，工作人員還需重視這一點，以便保證航測的安全性，同時也避免數據結果受到天氣干擾。

6.3.1"立體測圖要點

在進行立體測圖工作時，相關測量人員可以利用Virtuo這一平臺對數據信息進行處理。可以將圖片存儲到相應的單元文件中，同時需要保證圖幅與文件編號之間的一致性，之后利用轉換軟件對數據進行轉換。

6.3.2"水利工程高程數據外業調繪要點

為了進一步保證水利工程測圖的準確性，還需將外業調繪引入整體的測量工作中。這一過程中，需要對周圍的淋水坡腳高程、溢流壩壩頂等相關因素進行測繪。此外，還需要利用好實地調繪方式，對周圍的一些構筑物進行合理的分析判斷，同時了解周圍電力通信等各類信息。調繪過程中可以將RTK技術應用其中，以此提高測量有效性[6]。

6.3.3"內業數據處理要點

內業處理過程中的重點是對無人機所拍攝的影像進行糾偏。一般來講，無人機所搭載的攝像裝置會對圖像產生一定影響，導致所拍攝出的圖像邊緣處往往會有著畸變的現象。所以在數據、圖像處理過程中，工作人員還需先分辨好所使用相機的性能及型號等，之后選擇合理的軟件對數據圖像進行處理。另外，在處理完成之后還需對相應的航測數據進行空三加密處理。當下能夠完成空三加密的軟件較多，其處理流程較為相似。工作人員在將航測數據導入相應的軟件中后，航帶會自動產生，同時這一軟件能夠對相關的影像進行分析，以此搭建好數據模型基礎。之后，在工作人員對數據進行結算的過程中，可以在項目中建立控制點，將數據整合完畢。另外，對數據進行解算時可以利用DATmaxtrix這一軟件，建立三維坐標，保證最終數據與實際情況相符。此外，可以利用計算機技術完成數據的計算及匹配工作，這一過程中，工作人員需要將相關數據導入控制點編輯器內，以此完成標記工作。在后續處理中能夠對相應的控點進行調整，以提高數據的精確度。

7""無人機航測的具體應用

7.1""飛行作業

水利工程施工前還需做好數據測量工作，以便保證后期施工的穩定性。在這一過程中還需對相關測量儀器進行合理的檢查。無人機航測技術能夠根據水利工程的具體情況設定出合理的飛行路線以及飛行區域，且能夠快速獲取到更多高分辨率的圖像數據等。另外，利用無人機中所配備的攝像頭等裝置能夠更加直觀地關注到地面狀況，這對于后期水利工程施工具有良好的促進作用。為了進一步保證飛行作業的有效性，還需進一步調整相關參數，以便更好地完成數據收集任務。

7.2""建立完善的數據庫

利用無人機航測技術，能夠更輕松地獲取到水利工程中的各項數據信息，利用這些數據信息即可進一步擴大數據庫，保證測量工作的合力開展。另外，數據庫的建立能夠促進各個部門之間的良好溝通，保證信息的時效性以及流通性。在數據庫的作用下，各個部門之間能夠相互配合，提高工作效率，同時能夠降低對資源的浪費。

7.3""數據處理

數據處理包含兩個方面的內容，其一為數據準備，這一階段工作人員還需將無人機航測過程中產生的數據導入計算機中，以此對相關數據進行處理，例如調整傾斜角等。同時對影像質量以及無人機狀態進行評估，分析數據的有效性。若是評估過后存在著較多問題，則說明相關數據準確性有所不足，還需根據實際情況進行復飛。其二則是數據計算方面，這一過程中，需要根據已有的數據建立三維坐標，繪制出相應的圖像，同時將這一圖像與實際狀況相比對。

8""應用無人機航測技術進行水利工程測量的注意事項

8.1""合理處理數據傳輸誤差

利用無人機航測的過程中，因為無人機本身小巧難以承載較多重量，所以其數據傳輸模塊的設置一般是較為簡單的，這也使得通信受到了限制，最終無人機航測過程中傳輸出來的數據或許存在著一定誤差，導致影像出現問題。所以實際應用過程中，還需根據水利工程中的精度要求合理選擇通信設備，保證其在不影響無人機使用的情況下提高傳輸精度。另外，可以適當增加無人機的儲量，將飛行過程中測量出來的數據信息等都存儲在內存板塊內，在航測結束之后再將其數據導出進行處理。這能夠有效提高航測數據的精度，對于水利工程后期建設是有利的。

8.2""合理選擇無人機飛行條件

無人機大多體量較小，所以難以在惡劣的天氣條件下順利飛行，一旦飛行過程中遇到大風或者是大雨等，無人機航線即會受到較多影響，其拍攝角度同樣會受到干擾。最終會使得影像模糊，數據也存在著較大誤差。針對這一點，還需在無人機使用前先分析天氣狀況，減少氣候對航測技術的影響。此外，還可進一步將無人機航測與人工操作相結合，以此保證工作人員能夠按照具體情況調整無人機相應參數，并獲取到更多實時高清信息。再者還可運用GPS等系統，提高測量精度。總體來講，無人機航測在水利工程測量中效果較為顯著，能夠保證數據的精準性，同時不需要耗費較多成本，所以工作人員還需加以重視，進一步將其應用于工程測量中。另外，也還需進一步創新研究，提高其圖像清晰度，降低其他不良因素對無人機航測的影響，為我國未來水利工程測量奠定基礎。

9""結語

綜上所述，水利工程項目具有一定復雜性，往往容易在一些地形復雜的區域進行建設。在水利工程建設前，工作人員還需對周圍地形、地況等進行合理測量，以便更好地了解到這一區域的狀況，制定合理的建設措施。但是傳統測量方式并不能夠滿足測量需求，同時會耗費大量成本。在這一基礎上，還需重視無人機航測在水利工程測量中的應用，進一步分析其應用要點，降低測量難度，提高測量精度。

參考文獻

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[2]于浩淼.關于無人機航測在山區水利測繪中的應用要點分析[J].電子世界，2021（12）：69-70.

[3]李松勤.無人機航測技術在水利工程測繪中的應用[J].住宅與房地產，2021（18）：233-234.

[4]孫超.無人機航測技術在水利工程測繪中的應用探討[J].中國房地產業，2020（26）：225.

[5]崔懷森."無人機攝影測量在河道劃界中的應用研究[D].昆明：昆明理工大學，2021.

[6]朱青."無人機測量技術在地形測量及制圖方面應用分析[D].唐山：華北理工大學，2020.