無人機(jī)低空攝影在水利工程測量的應(yīng)用

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摘要：當(dāng)前，無人機(jī)攝影測量技術(shù)在水利工程測量當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用，隨著近幾年來無人機(jī)技術(shù)軟硬件的不斷發(fā)展和成熟，無人機(jī)憑借自身的巨大優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸性測量，從空中對水利工程范圍內(nèi)地形地物進(jìn)行攝影測量，為測量工程提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)通常應(yīng)用于范圍較大、環(huán)境荒蕪的新建水利工程項(xiàng)目當(dāng)中，通過應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，能夠有效減少測量外業(yè)工作時(shí)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(dòng)作用。文章主要針對無人機(jī)低空測量技術(shù)基本流程、此項(xiàng)技術(shù)在水利工程測量當(dāng)中的具體應(yīng)用方式進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；低空攝影測量技術(shù)；水利工程測量；應(yīng)用

1無人機(jī)低空測量技術(shù)基本流程

1.1基本步驟

采用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)的基本流程可以劃分為四個(gè)環(huán)節(jié)，包括像控點(diǎn)布設(shè)和控制測量；航線規(guī)劃和外業(yè)航空攝影；影像數(shù)據(jù)圖處理和DSM生產(chǎn)；內(nèi)業(yè)DOM和DLG生產(chǎn)。

1.2主要環(huán)節(jié)

（1）使用無人機(jī)進(jìn)行拍攝測量時(shí)，首先應(yīng)對相機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)，相機(jī)校驗(yàn)工作應(yīng)由專業(yè)的國家認(rèn)可的檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行，在校驗(yàn)過程中主要測定相機(jī)的內(nèi)方位元素。（2）在使用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)前，還需要對測量范圍內(nèi)的航線進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，提高無人機(jī)飛行的科學(xué)性，在保證拍攝質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能地增長每條航線的長度，減少航線總數(shù)量。（3）在無人機(jī)返航后，所拍攝的水利工程測量圖片需要進(jìn)一步處理，目前通常使用相片自動(dòng)糾正圖像處理軟件，減少了人工干預(yù)。（4）對拍攝所采集到的影像需使用測量技術(shù)專業(yè)軟件進(jìn)行自動(dòng)的同名點(diǎn)匹配和控制點(diǎn)刺點(diǎn)處理。（5）空三加密處理需要使用專業(yè)軟件進(jìn)行平差，并且對外方位角進(jìn)行計(jì)算。（6）利用專業(yè)軟件，通過航攝相片處理拼接生產(chǎn)處測區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)字影像模型-DSM。通過DSM模型亞平處理生產(chǎn)出數(shù)字正射影像圖-DOM。（7）利用專業(yè)軟件在DSM基礎(chǔ)上通過控制測量生產(chǎn)數(shù)字高程模型DEM，并在DOM和DSM基礎(chǔ)上生產(chǎn)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(chǎn)全過程。

2無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用

2.1無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

通常情況下，采用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)進(jìn)行水利工程測量工作的區(qū)域都是地理環(huán)節(jié)較為復(fù)雜的地區(qū)，或者是無人區(qū)，要求測區(qū)內(nèi)相對高差不能太大。在此類區(qū)域測圖，在滿足設(shè)計(jì)用圖精度的前提下，使用人工測量的方式危險(xiǎn)性較大，測量外業(yè)作業(yè)時(shí)間長等。因此針對水利工程的測量必須通過更加安全、科學(xué)、精確的方式，替代傳統(tǒng)測量方式。將無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)應(yīng)用到水里工程測量當(dāng)中，可以有效解決這一問題。無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)通過高分辨率的攝像頭拍攝實(shí)施的地面照片，以影像遙感的形式進(jìn)行地形圖測繪，通過搭載不同類型的測量設(shè)備（定位定姿系統(tǒng)、單鏡頭、雙鏡頭、五鏡頭、激光雷達(dá)等）可以實(shí)現(xiàn)測圖效率高、操作簡單、精度保證、實(shí)時(shí)高效的測圖任務(wù)。相比之下在無人機(jī)航測中人工測量任務(wù)由原來的全部測量，到現(xiàn)在只需要進(jìn)行像控點(diǎn)測量，和困難地區(qū)補(bǔ)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(shù)人員人身安全的同時(shí)，提高了工程項(xiàng)目的整體效率。

2.2無人機(jī)采集影響的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理技術(shù)

（1）影像糾偏處理技術(shù)。由于無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)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(gè)像點(diǎn)比例都不相同。因此影像糾偏處理技術(shù)就是通過相機(jī)的檢測的內(nèi)方位元素，計(jì)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(shù)。（2）空三加密處理技術(shù)。當(dāng)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(jù)導(dǎo)入操作、航帶生成操作、影響處理操作、同名點(diǎn)提取操作、測量刺點(diǎn)操作、解算平差操作、評估精度操作、模型建立操作。（3）DLG生產(chǎn)技術(shù)。數(shù)字線畫圖的生產(chǎn)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(jìn)行DEM、DOM數(shù)據(jù)的生成。在此基礎(chǔ)上借助最新的三維數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)捕捉三維模型點(diǎn)同步生產(chǎn)DLG。

2.3水利工程測量的外業(yè)調(diào)查調(diào)繪技術(shù)

（1）建筑物測量。在水利工程測量中應(yīng)用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)，因測量精度的限制，需要對工程中一些重要區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)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）地形圖調(diào)繪。結(jié)合專業(yè)軟件拼接形成的影像，對測量區(qū)域內(nèi)進(jìn)行實(shí)地調(diào)繪操作，在這一部分工作中應(yīng)主要針對調(diào)繪測量區(qū)域內(nèi)的建筑屬性、通信線路、電力線路、道路線路、交通設(shè)施工程、村寨名稱等特殊地物進(jìn)行確定，在進(jìn)行調(diào)繪時(shí)應(yīng)結(jié)合GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行部分管線設(shè)施的測量。

2.4無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水利工程

測量中的應(yīng)用優(yōu)化措施無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水利工程測量中得到了較好的應(yīng)用效果，但要想繼續(xù)提高此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用水平，還應(yīng)當(dāng)繼續(xù)對無人機(jī)測量技術(shù)進(jìn)行研究，通過學(xué)習(xí)其他國家在無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)成果，加強(qiáng)我國水利工程測量在無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用方面的能力。同時(shí)，還需要繼續(xù)提高施工人員對無人機(jī)設(shè)備的操作技術(shù)，加強(qiáng)相關(guān)人員的技術(shù)培訓(xùn)、安全操作培訓(xùn)、意外事故應(yīng)急處理方式培訓(xùn)，使無人機(jī)測量技術(shù)能夠在水利工程測量方面發(fā)揮更大優(yōu)勢。

3結(jié)束語

科技提高了無人機(jī)技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用水平，當(dāng)前可以利用此項(xiàng)技術(shù)在保證測量準(zhǔn)確性、提高測量效率的同時(shí)保證技術(shù)人員人身安全，能實(shí)現(xiàn)1∶500地形圖測繪。但由于目前無人機(jī)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(shí)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(jìn)無人機(jī)測量技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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作者：石剛 單位：重慶市渝西水利電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司