无人机航测在水利工程测量中的应用

无人机航测在水利工程测量中的应用

李海

资阳市城乡规划设计研究院，四川省资阳市， 641300

摘要：在传统的水利工程测量工作中所采用的主要是人工测量以及遥感测量等传统测量技术，虽然能够为水利工程的规划设计以及施工管理等提供相关的数据信息，不过在测量效率、测量成本以及测量精度等方面还存在不同程度的问题。而近年来我国在无人机技术领域取得了长足的进步，无人机技术的应用范围也不断扩大，其中以无人机为平台搭载测量设备的新型航测技术在水利工程测量工作中的应用极大地降低了航摄测量的技术难度和测量成本，同时有效地提高了技术的适应性和测量质量精度。因此测量人员应加强对无人机航测技术的研究，准确把握其技术特点，并要结合水利工程测量的实际情况充分发挥无人机航测技术优势，提高测量的质量和效率，为水利工程建设提供更加全面准确的参考依据。

关键词：无人机；航测技术；水利工程测量；技术应用

中图分类号：TV221

文献标识码：A

引言

航测技术是城市建设工作开展重要的基础，不仅能够提升测量的整体效能，更能推动整个城市建设工作的有序开展，同时也会影响到农业生产、城市规划、气候服务等领域的正常秩序。但就目前我国测量项目的现状而言，其还存在较多的不足之处，限制了测量项目的现代化建设进程。无人机航测技术具备测绘精度高、适用范围广、技术灵活的特点，能够根据土地的实际地貌特点进行路线的规划，从而使航测技术得到更好的应用

1在水利工程测量中应用无人机航测技术的优势分析

1.1成本投入较小

相对于载人测量工作，无人机航测系统应用期间所需投入维护及运营的成本较小，不仅节约了人工成本的费用，同时无人机测量也可以根据测量的地域特点，对机身的规模及型号进行选择，不仅提升了测量的效率，也节省了大量的成本投入。此外，无人机具备强大的智能化特点，对于操作人员的专业化素质要求不高，从而也为航测工作的开展节省了大量的经济投入。

1.2操作灵活，测量方便

无人机体积小、重量轻，可以搭载微型高清摄像机，人为操控对特定的目标区域进行测量，操作十分灵活方便。在飞行模式上，可以垂直升降，不需要专门场地，或是弹射架等辅助设备。根据无人机实时反馈的航测影像，如果技术人员对航测结果不满意，还可以操作无人机对局部区域进行多角度反复航测，直到获取满意影像资料或数据信息为止。

1.3数据精确，反馈速度快

在水利工程测量中，对数据结果和影像资料的精确度有较高要求，无人机搭载的高清数码相机，可以获取1:2500～1：1000之间的大比例、高精度影像资料，完全能够满足一般水利工程的建设、管理需要。另外，短距离无人机航测，还可以在摄影测量的同时，及时将测量数据、影像资料，通过无线通信模块反馈给地面站，地面站接收信号后，利用计算机进行处理，几乎是同步导出结果，为技术人员了解水利工程所在地区的地质信息提供了参考。

2水利工程测量工作中无人机航测技术的应用要点

2.1无人机航线规划要点

在设计无人机的飞行航线时，测量人员应严格按照无人机航测技术规范。并结合水利工程测量的成图精度要求、无人机的自身质量性能指标以及其所搭载的航摄测量设备的技术参数等，科学确定无人机的航高、航向、转弯半径以及拍摄角度等航摄测量参数，以目前在无人机航测中比较常用的定焦A7RII单反相机为例，当成图比例要求达到1：1 200时，应将无人机的飞行高度设定在300~350 m。同时应合理控制无人机航向以及旁向之间的重叠度，以确保数据采集的全面性。同时在水利工程测量中可以将航向重叠度控制在50%左右，以满足水利工程测量对数据完整性的要求。此外，在设计无人机航线时，还应综合考虑水利工程测量在分区高差、地面分辨率等方面的要求，并要在保证飞行安全的基础上尽量避免飞行路线的重复。

2.2内业数据处理要点

在对无人机航测数据进行内业处理时，首先要对影像进行纠偏。主要是由于受拍摄器材自身性能的限制，在镜头边缘位置会存在较为明显的畸变现象。因此应结合相机型号以及检校数据利用专业处理软件来完成影像数据的格式转换以及纠偏处理，还要对航测数据进行空三加密处理。目前在空三加密中可以应用的软件比较多，不同其处理流程基本一致，均应在新建工程后将数据导入，并自动生成航带，对影像进行处理分析。在完成同名点的提取以及刺点测量后还要进行平差解算以及精度评价，为数据模型的构建奠定良好的基础。在对数据进行结算时，测量人员应在新建项目后加入控制点，然后进行数据处理，最后到处处理完成的数据。在解算时可以先向DATmaxtrix软件中导入航测数据，并建立三维坐标体系，以便航测数据能够与POS数据相互匹配。之后可以利用计算机来自动完成数据的计算和优化匹配。测量人员可以加固布局数据以及相关的文件信息导入到控制点编辑器内，以便对空中区域进行标记。在处理数据时可以采用局部处理对象控点位置进行调整，以确保其精度能够达到测量要求，在完成数据处理后还应对其精度进行检查。

2.3高空摄影

水利工程施工测绘人员在使用无人机进行工程测绘前，应对水利工程的所在地进行规划分区，在一个测绘区内测绘人员只需要使用一架无人机对水利工程地质进行测量。水利工程测绘人员进行测绘时，应对气候环境进行观察，保证天气不会对无人机的飞行及拍摄造成影响。在无人机进行飞行时，水利工程测绘人员应对无人机的相关飞行路线进行合理的规划，使得无人机在飞行拍摄的过程中，可以在每个测绘地区获取95张左右的影片，并且这些影片要具有清晰度较高、光线明亮、曝光正常的特点，使水利工程测绘人员可以通过图片对水利工程所在的地势进行绘制。

2.4全数字空中三角测量

全数字空中三角测量使用国外的数据系统对我国的水利工程进行测绘，使水利工程测绘人员在进行绘制地图时可以拥有坚实的数据基础。这种全数字空中三角测量不需要测绘人员对无人机进行过多的干预，无人机就可以对水利工程的分区进行拍摄、测量，进而使无人机快速地传回水利工程地势中的各种信息与数据，使得水利工程测绘人员在进行地势测绘时可以使用精确的数据来对地势的模型进行绘制，进而对后期的水利工程的设计打下坚实的基础。在回测人员使用全数字空中三角系统进行测绘时还可以对山体的纹理进行描绘，进而提高地势图绘制的精确性。

2.5精度评估

经过处理后的数据，还需根据水利工程测量要求，检验其精度是否达到要求。评估形式分为两种，其一是模型精度评估，将所得内业数据，带入带空三模型，对比实际测得检查点的三维坐标，与空三模型中检查点的三维坐标是否相符。如果存在差异，误差是否在允许范围内。一般而言，模型精度误差在0.5m以内，都属正常范围，但是如果误差过大，则不得使用。其二是成果精度评估，以1:1200成图精度为基准线，采用人工抽检方式，将达不到该精度的数据筛选出来。

结束语

由于水利工程项目所处环境往往地形条件比较复杂，采用传统的人工实地测量以及遥感技术等，难以满足水利工程对于测量数据在全面性以及测量精度方面的要求，而无人机航测技术在水利工程测量中的应用可以为水利工程项目的规划设计、施工建设以及运行管理提供更加准确全面的数据信息。因此要进一步扩大无人经济航测技术在水利工程测量中的应用范围，推动我国水利工程建设以及工程测量技术的现代化发展。

参考文献

[1]程新环.无人机航测技术在水利工程测量中的应用探讨[J].建筑工程技术与设计，2019（15）：323.

[2]谭凯婷.无人机航测技术在水利工程测量中的应用[J].黑龙江水利科技，2018，46（7）：185-186，204.

[3]卡米力江·阿布力米提.无人机航空摄影测量技术在水利工程测量中的运用[J].河北水利，2020（2）：44-45.

作者简介：李海，男，1986年1月，四川省资阳市，汉族，本科，测绘工程师，测绘工程专业。