無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)量中的運(yùn)用思考

朱良澤

摘? 要：隨著我國(guó)無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在此背景下發(fā)展出以無人機(jī)為飛行平臺(tái)的航測(cè)技術(shù)。由于這種新型航測(cè)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單和測(cè)量精度高的特點(diǎn)，同時(shí)其還能夠?qū)崟r(shí)反饋被測(cè)區(qū)域的地理空間數(shù)據(jù)，并可以適應(yīng)復(fù)雜地形條件下的測(cè)量要求，因此無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在水利工程測(cè)量工作中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。測(cè)量人員要充分了解無人機(jī)航測(cè)技術(shù)特點(diǎn)，合理確定航測(cè)方案，準(zhǔn)確把握航測(cè)技術(shù)要點(diǎn)，確保航測(cè)數(shù)據(jù)全面準(zhǔn)確。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);水利工程;測(cè)量技術(shù)

現(xiàn)如今，在水利建設(shè)工程測(cè)量工作中，主要通過人工測(cè)量和衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，雖然都能為建設(shè)工程提供有效的參考數(shù)據(jù)，但也包含一定的不利因素。

一、無人機(jī)航空攝影測(cè)量的特點(diǎn)

無人機(jī)航空攝影測(cè)量的特點(diǎn)包括：第一，快速、高效、機(jī)動(dòng)、靈活。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集手段是要經(jīng)過大量的戶外作業(yè)工作才能完成的，這樣的工作方式導(dǎo)致工作的成本很高，工作的循環(huán)周期相對(duì)較長(zhǎng)，工作的任務(wù)量相對(duì)較大，而無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的融入，有效的解決了各種問題，第二，影像的分辨率高，現(xiàn)實(shí)性好。當(dāng)前的無人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)搭配了先進(jìn)的遙感傳感器的CCD數(shù)碼相機(jī)，并且相對(duì)飛行的高度偏低，可以采集更高分辨率的遙感影像，可以利用在尺寸比例較大，分辨率較高，現(xiàn)實(shí)性較高的測(cè)量任務(wù)中。第三，系統(tǒng)作業(yè)能力強(qiáng)。無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用在地形相對(duì)復(fù)雜或者災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)等一些人力不可及的場(chǎng)所。

二、水利工程測(cè)繪中無人機(jī)航測(cè)外業(yè)流程

2.1像控點(diǎn)布設(shè)要點(diǎn)

在布設(shè)控制點(diǎn)時(shí)，需要考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，此項(xiàng)目的測(cè)量難度比較大，地形地勢(shì)復(fù)雜，可能會(huì)出現(xiàn)測(cè)量的誤差，因此最好選擇1：2000 比例尺進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，使無人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠真正發(fā)揮作用。在建設(shè)水利工程時(shí)，需要進(jìn)一步優(yōu)化控制點(diǎn)的布設(shè)方案，在梳理清楚具體實(shí)施步驟和流程之后，利用相關(guān)的技術(shù)軟件確定測(cè)量的具體區(qū)域，包括Google Earth 等技術(shù)，根據(jù)地勢(shì)的起伏和變化，設(shè)置合理的布控點(diǎn)，并標(biāo)記出來，通常會(huì)間隔200m 進(jìn)行布控，設(shè)計(jì)的寬度保持在15cm 左右，從而能及時(shí)分辨出地面6cm 以內(nèi)的影像。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，會(huì)采用多種方法，包括GPS 靜態(tài)測(cè)量、RTK 測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量等，該項(xiàng)目通常會(huì)利用GPS 或者導(dǎo)線測(cè)量，按照地形地勢(shì)的分布，設(shè)置合理的分區(qū)進(jìn)行布控，并借助自動(dòng)匹配的方法測(cè)量布控點(diǎn)，從而能夠?qū)⒄`差控制在合理范圍內(nèi)，從而得到更加精準(zhǔn)、合理的航拍數(shù)據(jù)。

2.2數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

在飛行作業(yè)技術(shù)后，有必要將機(jī)內(nèi)存卡數(shù)據(jù)及時(shí)導(dǎo)出，并處理航拍位置和影像等資料，做好數(shù)據(jù)資料的事先準(zhǔn)備工作，包括對(duì)航向的傾角、偏旋角度及航拍范圍等信息的掌握。并及時(shí)將收集的信息進(jìn)行篩選和對(duì)比，從而整合成符合要求的地理影像縮略圖，對(duì)標(biāo)記出的布控點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行確定，在保證整體的信息和位置系統(tǒng)準(zhǔn)確無誤的前提下，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，以便隨時(shí)調(diào)出使用。

2.3數(shù)據(jù)計(jì)算

在航測(cè)成圖前，需要按照旁向重疊度、航片航向的重疊度進(jìn)行設(shè)計(jì)，像片的旋角需保持在6°以內(nèi)，傾角需保持在2°以內(nèi)，這樣才能確保無人機(jī)的安全性和穩(wěn)定性，使各方面指標(biāo)都能達(dá)到要求。在拍攝時(shí)，通常會(huì)使用比傳統(tǒng)航片影像數(shù)量多、像幅較小的小型數(shù)字相機(jī)，將其與遙感設(shè)備配套使用。為了快速處理數(shù)據(jù)，并檢查飛行的質(zhì)量以及影像的質(zhì)量，從而在本質(zhì)上達(dá)到系統(tǒng)的整體性和快速性的要求，可將快速拼接軟件以及影像自動(dòng)識(shí)別技術(shù)引入其中。進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，為了提高航測(cè)成圖整體的精準(zhǔn)度和準(zhǔn)確性，有必要合理應(yīng)用航測(cè)模塊，使其發(fā)揮作用;在計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)，需要根據(jù)掌握的實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)算。通常會(huì)按照新建項(xiàng)目、增加控制點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)的導(dǎo)出等幾個(gè)方面進(jìn)行作業(yè)。通過構(gòu)建更有效的數(shù)據(jù)參數(shù)，并有針對(duì)性地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而確保整體數(shù)據(jù)拍攝的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)測(cè)算，使信息能夠更加有效、合理，從而更好地完成無人機(jī)航測(cè)的任務(wù)。

2.4遙感影像處理

2.4.1 擬真色衛(wèi)星圖像

由于藍(lán)色波段通常不會(huì)影響識(shí)別目標(biāo)，可在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，這也與其散射的特點(diǎn)有關(guān)。擬真色衛(wèi)星圖像處理技術(shù)能夠及時(shí)表現(xiàn)出眼睛所看到的影像。紅色和綠色光可轉(zhuǎn)化為藍(lán)光波段，這種方式也可以獲取擬真色圖像。

2.4.2正射處理

在工程建設(shè)中遇到比較嚴(yán)重的自然災(zāi)害時(shí)，為了及時(shí)獲得相關(guān)信息、數(shù)據(jù)，需要第一時(shí)間掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，而通常航拍影像、衛(wèi)星圖像沒有配套的地圖坐標(biāo)相關(guān)信息，這就會(huì)導(dǎo)致對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況掌握不全面，因此需要做好對(duì)相關(guān)圖像影像的分析工作等。為了實(shí)現(xiàn)正射處理的有效性，需要掌握遙感技術(shù)中的快速影像正射技術(shù)，按照現(xiàn)場(chǎng)情況，提前了解GIS 套疊正射地圖。同時(shí)，測(cè)量人員可利用平臺(tái)采集航測(cè)數(shù)據(jù)、影像信息，并將數(shù)據(jù)信息錄入平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程項(xiàng)目的立體測(cè)圖。

三、無人機(jī)航空攝影測(cè)量的成果

針對(duì)普通全野外采集的數(shù)據(jù)而言，無人機(jī)航空攝影測(cè)量的產(chǎn)物是4D產(chǎn)物，即：DLG（數(shù)字線畫圖）、DOM（數(shù)字正射影像）、DEM（數(shù)字高程模型）、DRG（數(shù)字柵格圖）等等。

DLG（數(shù)字線畫圖）的作用相當(dāng)于傳統(tǒng)的地形圖，通過數(shù)字線畫圖生成較高質(zhì)量的數(shù)字高程模型，可以提供測(cè)區(qū)的整體起伏情況，針對(duì)水利建設(shè)工程而言，可以更加精準(zhǔn)更加直觀的計(jì)量開挖土方和回填土方，可以作為數(shù)據(jù)源運(yùn)用到更加精準(zhǔn)的水文數(shù)模的建立，同時(shí)也可以應(yīng)用在后期對(duì)數(shù)據(jù)源的分析和計(jì)算上。數(shù)字高程模型和數(shù)字正射影像不僅可以建造三維實(shí)景模型，同時(shí)也對(duì)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行更深層次的加工，建立三維GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，滿足水利建設(shè)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計(jì)的需求。同時(shí)也可以對(duì)三維實(shí)景建模的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次開發(fā)利用，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)水庫(kù)庫(kù)容線曲線，以及分析洪水淹沒的情況、在水庫(kù)大壩的承受能力達(dá)到峰值的時(shí)候進(jìn)行預(yù)警工作，有效的分析泄洪淹沒的范圍以及動(dòng)態(tài)變化等等。

四、結(jié)束語

在水利工程建設(shè)管理過程中，對(duì)地形地勢(shì)的測(cè)量過程是非常重要的建設(shè)項(xiàng)目之一，只有及時(shí)提供有效的、精準(zhǔn)的測(cè)量信息，才能為各項(xiàng)工作提供有效的參考資料以及技術(shù)支持，隨著時(shí)代科技的不斷發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)也將越來越成熟，無人機(jī)的作用也將越來越大。針對(duì)水利建設(shè)工程而言，相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)該熟練掌握無人機(jī)的操作方法和使用流程，有效降低測(cè)量過程中的誤差，提高測(cè)量所得的數(shù)據(jù)有很高的利用價(jià)值，將水利建設(shè)工程做到最好。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱勇.試論無人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].城市建筑，2019，16（17）：161-162.

[2]黎瑾慧，王雪平.無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用分析[J].門窗，2019（04）：120+122.