分析天狼星無人機(jī)航測技術(shù)在河湖劃界中的應(yīng)用

戚國香，孔德博，蔣志強(qiáng)

（江蘇省工程勘測研究院有限責(zé)任公司，江蘇 揚(yáng)州225000）

1 引言

河湖工程范圍劃界能夠為建設(shè)水生態(tài)文明和實現(xiàn)現(xiàn)代化水利工程建設(shè)提供一定的保障。由于我國河湖占地面積較大且數(shù)量較多，國家投入了大量的資金用于劃分河湖界限，在此背景下，使我國河湖劃界測繪體系面臨著全新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，需要在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)測量技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)并應(yīng)用全新的測繪技術(shù)。因此，本文對天狼星無人機(jī)航測技術(shù)在河湖劃界中的應(yīng)用展開系統(tǒng)的研究和分析，希望能夠結(jié)合實際研究出高效率、高質(zhì)量的測量技術(shù)優(yōu)化措施。

2 河湖劃界勘測業(yè)務(wù)的相關(guān)闡述

2.1 河湖劃界勘測基本要求

河湖劃界勘測業(yè)務(wù)涉及的范圍較廣，需要確定其實際管理范圍，并在測定的位置埋設(shè)界樁，起到明確邊界的作用。其中，河道管理范圍是指位于兩岸提防間的水域、行洪區(qū)、沙洲等；湖泊管理范圍是指湖堤、護(hù)堤地。根據(jù)河湖劃界工作要求和準(zhǔn)則，其主要工作內(nèi)容包括：（1）進(jìn)行河湖、水利工程管理范圍內(nèi)比例尺的收集和整理以及0.3m 精度的正攝影像航拍圖；（2）以地形圖為底圖，借助高精度正攝像圖進(jìn)行管理范圍圍線的設(shè)置，并在指定的位置預(yù)設(shè)布界址點；（3）河湖岸線及斷面測量；（4）進(jìn)行界樁布設(shè)位置的現(xiàn)場確立和埋設(shè)。

2.2 河湖劃界勘測工作的挑戰(zhàn)點

河湖劃界勘測是一項新興業(yè)務(wù)，各個企業(yè)在該領(lǐng)域都處于不斷摸索的狀態(tài)，目前，無法找到較多的具有借鑒性的案例，在很大程度上增大了該數(shù)據(jù)勘測工作的難度，因此，需要結(jié)合實際情況有針對性地提出相關(guān)建設(shè)方案。

3 天狼星無人機(jī)航測技術(shù)的相關(guān)闡述

天狼星無人機(jī)是拓普康的內(nèi)置RTK 實時差分型無人機(jī)，在配套軟件的共同作用下最大程度上確保了該航空測圖系統(tǒng)的精準(zhǔn)度，相比于傳統(tǒng)的航測技術(shù)，天狼星無人機(jī)航測技術(shù)所采用的工作模式比較簡單，能夠解決工程測量體系中大比例尺測圖領(lǐng)域所存在的問題。該系統(tǒng)需要的基本配置包括：無人機(jī)系統(tǒng)、發(fā)射電臺、地面監(jiān)控站等；影像處理系統(tǒng)包括：影像數(shù)據(jù)的檢查、拼接、優(yōu)化等。天狼星無人機(jī)的特點為：（1）高精度。該機(jī)型內(nèi)部設(shè)置有RTK，能夠與地面基站組成一套高性能的定位系統(tǒng)，此外，在無人機(jī)飛行姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)和慣導(dǎo)系統(tǒng)的作用下，可以確保其數(shù)據(jù)的精度。（2）完全免像控。傳統(tǒng)的航測技術(shù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)測繪時，需要建立在大規(guī)模地面像控點布設(shè)基礎(chǔ)上，這就增加了實際工作量和資金，尤其是在對一些地勢極為崎嶇的區(qū)域進(jìn)行航測時，無法進(jìn)行像控點的布設(shè)，也就無法保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。但是，運(yùn)用天狼星無人機(jī)便可以避免上訴問題，在不布設(shè)像控點的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量，并且確保其精準(zhǔn)度。（3）飛行姿態(tài)控制系統(tǒng)靈敏度高。常規(guī)的無人機(jī)所具備的飛行模式極為單一，天狼星無人機(jī)能夠在常規(guī)的飛行模式基礎(chǔ)上設(shè)定適應(yīng)度較高的飛行計劃，能夠在線路工程勘測項目中展現(xiàn)出絕對優(yōu)勢，最大程度上減少了資源浪費(fèi)[1]。

4 天狼星無人機(jī)航測工程實施

4.1 工程概況

某項目需要對指定區(qū)域的20 條河道和3 座水庫進(jìn)行劃界測量，河道累計長度約為200km，實際占地面積900km2。所航測的區(qū)域其地形地貌類屬黃泛沖積平原區(qū)，地勢較為平坦，地形西南高東北低，地面高程為37.28～33.20m。該項目的測繪內(nèi)容有：1∶2000 比例尺的測繪、測繪范圍的確立、保護(hù)范圍線的確立等；測繪重點：岸線、道路、堤壩、排水閘等。

4.2 實施方法

在對河湖界限進(jìn)行有效劃分時，工作任務(wù)較重，需要對較廣區(qū)域且不同走向的河流進(jìn)行航測。因此，應(yīng)用狼星無人機(jī)航測技術(shù)時，要根據(jù)項目的實際情況和要求進(jìn)行施工方案的制定，并確保其工作思路清晰、有序。以該工程為例，首先，需要通過該技術(shù)進(jìn)行高分辨率影像和數(shù)字高程模型的獲取，為外業(yè)調(diào)查和圖上定線提供參考依據(jù)；其次，在EPS 虛擬攝影測量系統(tǒng)的作用下，采集并編輯大比例尺地形圖，并在三維立體環(huán)境下進(jìn)行界樁、保護(hù)范圍線、公告牌圖以及管理范圍線的圖上定線操作；最后，根據(jù)實際外業(yè)調(diào)查情況進(jìn)行界樁的埋設(shè)并完善后續(xù)工作。具體步驟如圖1 所示。

圖1 天狼星無人機(jī)航測內(nèi)外業(yè)流程

4.3 采用天狼星無人機(jī)航測優(yōu)勢

根據(jù)省級河湖劃界方案工作指南要求，河湖劃界工作底圖的生成是需要建立在一定分辨率衛(wèi)星或航拍影像基礎(chǔ)上。由于該工程項目所航測的河道寬度小于300m，可將實際無人機(jī)航測影像分辨率提高，在該技術(shù)的實施下，很大程度上提高了影像清晰度和平面精度，確保了內(nèi)業(yè)岸線的實際采集質(zhì)量。此外，采用天狼星無人機(jī)航測技術(shù)，還能最大程度地提高DEM高程數(shù)據(jù)的精度。該項目共進(jìn)行了40 次飛行，拍攝影像數(shù)量為1 8000 張；大比例尺地形圖立測采集、界樁以及保護(hù)范圍線的布設(shè)都順利進(jìn)行，且內(nèi)業(yè)、外業(yè)工作環(huán)節(jié)互不干擾，真正意義上提高了天狼星無人機(jī)航測效率和質(zhì)量[2]。

4.4 精度檢測

為進(jìn)一步有效地提高航測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，需要對整個路線進(jìn)行抽樣檢測。其檢測點密度為：每1km 設(shè)置一個檢測點，且檢測點的具體位置要根據(jù)實際情況有針對性地進(jìn)行確立，如河湖岸線、色差顯著的特征物角點處等[3]。此外，高程點應(yīng)選擇在地勢較為開闊的地方。最后，將所檢測出來的點與相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如誤差在指定范圍內(nèi)便為有效，實際可參考表1。

表1 DOM平面坐標(biāo)中誤差檢測

5 結(jié)語

綜上所述，河湖流域在我國所占的總面積較大，對其界限進(jìn)行全面的劃分能夠確保各項環(huán)保工作的順利開展。本文主要對天狼星無人機(jī)航測技術(shù)在河湖劃界中的應(yīng)用展開了系統(tǒng)的研究，詳細(xì)地介紹了河湖劃界勘測的相關(guān)業(yè)務(wù)，分析了天狼星無人機(jī)航測技術(shù)，以實際工程案例，從多個方面研究了天狼星無人機(jī)航測技術(shù)在河湖劃界中的應(yīng)用特征，希望能為相關(guān)課題研究提供一定的參考。