水利地形測繪航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用

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摘要：近年來，無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)因高精度、高分辨率、高測繪速度等明顯優(yōu)勢在工程地形測量領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。文章結(jié)合水利工程實際測量情況，闡述了無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)及其在水利工程地形圖領(lǐng)域中的優(yōu)勢及價值。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)航空攝影；地形測繪；水利工程

1引言

我國人口基數(shù)大，用水問題相比其他國家更為重要且值得研究，所以我國非常重視興修水利。水利工程的建設(shè)離不開地形圖測繪，測繪技術(shù)在水利工程建設(shè)中的重要性可見一斑。航空攝影測量（AerialPhotogrammetry）技術(shù)的快速發(fā)展使其在測繪領(lǐng)域中承擔(dān)起越發(fā)重要的工作，同時也促[1]使測繪工作開始向智能化過渡。航空攝影測繪技術(shù)具有高精度、高分辨率、高測繪速度的優(yōu)點(diǎn)，特別適用水利工程地形圖的測繪。水利工程的設(shè)計對測量精度的要求非常高，傳統(tǒng)的人工儀器測量辦法所獲取資料的精準(zhǔn)度不能滿足水利工程的需[2]要。而無人機(jī)航空攝影測繪能夠獲得較為精準(zhǔn)的地形圖資料，可以基本解決水利工程測繪中的問題。

2航空攝影測量技術(shù)

2.1技術(shù)介紹

航空攝影測量技術(shù)是利用無人機(jī)裝載的攝像設(shè)備對下方地面地形進(jìn)行攝錄，同時綜合下方設(shè)置的像控點(diǎn)的坐標(biāo)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，完成測量工作。航空攝影測量技術(shù)的設(shè)備主要有無人機(jī)、機(jī)載攝像設(shè)備、地面監(jiān)控設(shè)備。軟件主要有遙控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)、航線設(shè)計以及數(shù)據(jù)處理。無人機(jī)航空攝影測繪具有耗能少、時間短、精度高、飛行要求少等優(yōu)勢，其精度可以滿足1:1000甚至是1:2000的比例尺要求，分辨率可以達(dá)到0.05m（見圖1）。無人機(jī)航測技術(shù)常與GPS相結(jié)合使用，這樣可以直接獲得數(shù)字化的地形圖，能夠保障水利工程測繪效率，滿足其精度要求，并且可以節(jié)約測繪成本。

2.2發(fā)展?fàn)顩r

2.2.1技術(shù)發(fā)展我國在20世紀(jì)就開始了攝影測量技術(shù)的應(yīng)用，新中國建立后開始了航空攝影測量技術(shù)的研究與應(yīng)用。到21世紀(jì)已經(jīng)將航空測繪技術(shù)應(yīng)用于三維城市的地形圖建模。近年來，我國已經(jīng)啟動了西部測繪計劃，其中發(fā)揮重要作用的[3]技術(shù)正是航空攝影測量技術(shù)。經(jīng)過大量無人機(jī)測繪工程項目驗證，證明了航空攝影測量技術(shù)能夠有效彌補(bǔ)衛(wèi)星遙感測繪的不足，但也有一些不足，比如易受天氣原因影響精度、易被地面植被遮擋影響測繪效果等。

2.2.2水利測繪現(xiàn)狀當(dāng)前水利工程測繪受限于測量人員稀缺以及專業(yè)技能素養(yǎng)不足，所以水利工程傳統(tǒng)測量法質(zhì)量較低，導(dǎo)致水利設(shè)計以及施工建設(shè)都很難快速進(jìn)行。此外，水利工程測繪也受器械制約，部分公司及工程承包單位因經(jīng)濟(jì)成本高，而不選擇更新高科技測繪設(shè)備。

2.3航空攝影測量水利測繪流程

2.3.1外業(yè)像控點(diǎn)布設(shè)航空攝影測量需要在地面上網(wǎng)狀布設(shè)控制點(diǎn)，在無人機(jī)進(jìn)行拍照之前要選擇好地面上的明顯標(biāo)志，并布置像控點(diǎn)。水利地形中像控點(diǎn)的布設(shè)常見于河道附近的平坦地勢或高點(diǎn)，這樣能夠避免被上漲河水淹沒。

2.3.2航空攝影進(jìn)行航空攝影測繪時，要選擇云霧少、晴朗無風(fēng)、空氣透亮的天氣進(jìn)行，且在無人機(jī)預(yù)設(shè)航線上進(jìn)行布點(diǎn)，防止無人機(jī)飛行過程中對地形測繪拍攝出現(xiàn)遺漏，保證航線通過主要攝像區(qū)域且滿足要求。技術(shù)人員需根據(jù)需要攝影的區(qū)域提前設(shè)計好航線航向、飛行高度及速度。

2.3.3立體測圖航空攝影立體測圖工作主要是在行業(yè)專用平臺上完成內(nèi)業(yè)信息收集統(tǒng)計，將確定信息直接加密后導(dǎo)入測繪工作站成圖。通過應(yīng)用EPS，結(jié)合PS在測量文件中觀察的作用，對水利信息進(jìn)行收集以完成圖的數(shù)目做統(tǒng)計值單位，并進(jìn)行繪制，每幅圖單獨(dú)存放，確定圖名及編號，然后轉(zhuǎn)格式為.DWG的圖紙，然后就可以使用AutoCAD軟件來進(jìn)行測繪圖紙的查看與編輯。

3水利工程項目應(yīng)用

3.1測繪工程概況

本文選擇的水利測量工程是紅旗水庫，該水庫位于湖南省常德市。壩址位于常德市柳葉湖段上游1km處，鄉(xiāng)鎮(zhèn)25km之外。該水庫流域面積25.2km，蓄水位常保持在4371.00m，水庫容積為2250×10m。水庫主要負(fù)責(zé)周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水與農(nóng)田灌溉工作，是一座中小型水利工程。本次航空攝影測量項目測量范圍：庫區(qū)測量、淹沒調(diào)查、防護(hù)區(qū)以及壩址在內(nèi)。測量的地形范圍較廣闊，使用無人機(jī)航測技術(shù)可以較好地完成此次水利測量，在效率、精度、質(zhì)量等層面上滿足要求。水庫航測圖見圖2。

3.2航線設(shè)計及地面控制

應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)對該水利工程進(jìn)行測繪，需要先完成對該地的分析工作。分析待測繪區(qū)域的地貌特點(diǎn)、面積、土地構(gòu)成、高度等，然后通過調(diào)查分析結(jié)果進(jìn)行無人機(jī)測繪航線的設(shè)計。在進(jìn)行航線設(shè)計時，要設(shè)定好無人機(jī)飛行的高度、航線方向以及航線覆蓋重合度，且要在航線圖中明確顯示。一般航線的攝像重合度保持在50%以上，甚至可達(dá)70%。操作無人機(jī)航測需要有工作人員在地面進(jìn)行遙控，要綜合航測地形、面積、高度來布置地面控制點(diǎn)，在水利工程中，像控點(diǎn)一般布置在河道旁的土地上。這樣可以保證航測覆蓋待測區(qū)域，提升航測圖的精度。

3.3空中三角測量

本文航空攝影測量荊山水庫項目主要使用SVS軟件進(jìn)行空中三角加密測繪?？杖郎y量是能夠消除因航線飛行精度、植被遮擋導(dǎo)致的部分地區(qū)航測精度不達(dá)標(biāo)的重要手段。空中三角測量能夠通過人工調(diào)整，在地形復(fù)雜地區(qū)優(yōu)化測繪結(jié)果，達(dá)到1:2000的測量精度。

3.4數(shù)據(jù)采編

采集人員在采集水庫數(shù)據(jù)時，應(yīng)參照無人機(jī)航空攝影測量的信息使用Mapmatrix軟件及影響模型完成對水庫地貌特征的分析。在地貌特征分析過程中，應(yīng)注意使用點(diǎn)、線、面結(jié)合的方法對航測圖像進(jìn)行標(biāo)記，這樣才能反映水庫實際地形特點(diǎn)，對水庫有一個整體的把握。

4結(jié)語

綜上所述，航空攝影測量技術(shù)在水利工程中的廣泛應(yīng)用，能夠真實反映水利工程情況，幫助工程人員更好地進(jìn)行水利工程施工設(shè)計，推動水利測量事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙明哲,王薇娜.無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形圖測繪中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究,2020,5(20):250-251.

[3]姚艷麗.淺談無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在河湖管理中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2020(25):175-176.

作者：黃永誠 李瑤 邱平武 單位：湖南省有色地質(zhì)勘查局二四七隊