無(wú)人機(jī)低空攝影在水利工程測(cè)量的應(yīng)用

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摘要：當(dāng)前，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)量當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用，隨著近幾年來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)軟硬件的不斷發(fā)展和成熟，無(wú)人機(jī)憑借自身的巨大優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸性測(cè)量，從空中對(duì)水利工程范圍內(nèi)地形地物進(jìn)行攝影測(cè)量，為測(cè)量工程提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)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(guò)應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，能夠有效減少測(cè)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(cè)量的外業(yè)人員安全，為水利工程測(cè)量向現(xiàn)代化發(fā)展起到了推動(dòng)作用。文章主要針對(duì)無(wú)人機(jī)低空測(cè)量技術(shù)基本流程、此項(xiàng)技術(shù)在水利工程測(cè)量當(dāng)中的具體應(yīng)用方式進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；低空攝影測(cè)量技術(shù)；水利工程測(cè)量；應(yīng)用

1無(wú)人機(jī)低空測(cè)量技術(shù)基本流程

1.1基本步驟

采用無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)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(cè)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(wú)人機(jī)進(jìn)行拍攝測(cè)量時(shí)，首先應(yīng)對(duì)相機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)，相機(jī)校驗(yàn)工作應(yīng)由專(zhuān)業(yè)的國(guó)家認(rèn)可的檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行，在校驗(yàn)過(guò)程中主要測(cè)定相機(jī)的內(nèi)方位元素。（2）在使用無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)前，還需要對(duì)測(cè)量范圍內(nèi)的航線進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，提高無(wú)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(zhǎng)每條航線的長(zhǎng)度，減少航線總數(shù)量。（3）在無(wú)人機(jī)返航后，所拍攝的水利工程測(cè)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(duì)拍攝所采集到的影像需使用測(cè)量技術(shù)專(zhuān)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(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行平差，并且對(duì)外方位角進(jìn)行計(jì)算。（6）利用專(zhuān)業(yè)軟件，通過(guò)航攝相片處理拼接生產(chǎn)處測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)字影像模型-DSM。通過(guò)DSM模型亞平處理生產(chǎn)出數(shù)字正射影像圖-DOM。（7）利用專(zhuān)業(yè)軟件在DSM基礎(chǔ)上通過(guò)控制測(cè)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(huà)圖-DLG。這就是目前攝影測(cè)量數(shù)字地形圖的生產(chǎn)全過(guò)程。

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

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

通常情況下，采用無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行水利工程測(cè)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(wú)人區(qū)，要求測(cè)區(qū)內(nèi)相對(duì)高差不能太大。在此類(lèi)區(qū)域測(cè)圖，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)用圖精度的前提下，使用人工測(cè)量的方式危險(xiǎn)性較大，測(cè)量外業(yè)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)等。因此針對(duì)水利工程的測(cè)量必須通過(guò)更加安全、科學(xué)、精確的方式，替代傳統(tǒng)測(cè)量方式。將無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到水里工程測(cè)量當(dāng)中，可以有效解決這一問(wèn)題。無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)通過(guò)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(cè)繪，通過(guò)搭載不同類(lèi)型的測(cè)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(cè)圖效率高、操作簡(jiǎn)單、精度保證、實(shí)時(shí)高效的測(cè)圖任務(wù)。相比之下在無(wú)人機(jī)航測(cè)中人工測(cè)量任務(wù)由原來(lái)的全部測(cè)量，到現(xiàn)在只需要進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量，和困難地區(qū)補(bǔ)充測(cè)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(wú)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(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)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(guò)相機(jī)的檢測(cè)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(jiàn)的各種類(lèi)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(cè)量刺點(diǎn)操作、解算平差操作、評(píng)估精度操作、模型建立操作。（3）DLG生產(chǎn)技術(shù)。數(shù)字線畫(huà)圖的生產(chǎn)也是攝影測(cè)量的最終數(shù)字成果。通常使用專(zhuān)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(cè)量的外業(yè)調(diào)查調(diào)繪技術(shù)

（1）建筑物測(cè)量。在水利工程測(cè)量中應(yīng)用無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)，因測(cè)量精度的限制，需要對(duì)工程中一些重要區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)量，才能更好地滿(mǎn)足工程測(cè)量的基本要求。例如水庫(kù)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(zhuān)業(yè)軟件拼接形成的影像，對(duì)測(cè)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(duì)調(diào)繪測(cè)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(chēng)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(cè)量。

2.4無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程

測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)化措施無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)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(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行研究，通過(guò)學(xué)習(xí)其他國(guó)家在無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)成果，加強(qiáng)我國(guó)水利工程測(cè)量在無(wú)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(duì)無(wú)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(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)能夠在水利工程測(cè)量方面發(fā)揮更大優(yōu)勢(shì)。

3結(jié)束語(yǔ)

科技提高了無(wú)人機(jī)技術(shù)在水利工程測(cè)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(cè)量準(zhǔn)確性、提高測(cè)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(cè)繪。但由于目前無(wú)人機(jī)測(cè)圖系統(tǒng)的固定成本和軟件成本高，一套成熟的測(cè)圖系統(tǒng)軟硬件配置最低要三四十萬(wàn)，高端配置甚至要一兩百萬(wàn)，相對(duì)成本較高。同時(shí)作為現(xiàn)代測(cè)繪和未來(lái)測(cè)繪的主要測(cè)量方式，需要不斷地加大開(kāi)發(fā)研究力度，促進(jìn)無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)的長(zhǎng)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(cè)設(shè)計(jì)院有限公司