水利工程測(cè)量中無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)運(yùn)用分析

王小力

(阜陽市測(cè)繪院有限責(zé)任公司，安徽 阜陽 236000)

0 引 言

在水利工程建設(shè)階段，常需要測(cè)量高程、地形圖以及平面圖，進(jìn)而借助測(cè)量數(shù)據(jù)完善水利工程施工規(guī)劃。無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，與傳統(tǒng)水利測(cè)量技術(shù)相比，優(yōu)勢(shì)顯著，能夠?yàn)樗こ淌聵I(yè)的發(fā)展帶來新指引。對(duì)此，應(yīng)充分運(yùn)用此項(xiàng)測(cè)量技術(shù)的力量，聯(lián)合水利測(cè)量特征，確保水利工程擁有良好前景。

1 無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值

無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)可擺脫人力束縛，其實(shí)用價(jià)值體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

1.1 便捷性

無人機(jī)被作為測(cè)量工具時(shí)，由于自重輕，能夠在其上安裝高清攝像機(jī)，針對(duì)測(cè)量范圍進(jìn)行自由操作，從而確保水利工程建設(shè)區(qū)域能夠得到更高效的測(cè)量服務(wù)。同時(shí)，它還不需要投入過多的人力，至少能夠保持半小時(shí)的航行時(shí)間，可以穩(wěn)步提高測(cè)量表工作效率[1]。

1.2 適應(yīng)性

水利工程的建設(shè)場(chǎng)地多集中在陡峭偏僻山區(qū)，而無人機(jī)測(cè)量方式即使遇到復(fù)雜地形也能開展測(cè)量工作，不易受場(chǎng)地限制，適應(yīng)性優(yōu)良。同時(shí)，還能夠按照測(cè)量要求，隨時(shí)調(diào)整測(cè)量位置與測(cè)量方向，使其安全避開障礙物。

1.3 靈敏度

水利工程測(cè)量中可借助無人機(jī)獲取1∶1 000甚至1∶2 500測(cè)量比例數(shù)據(jù)。無人機(jī)測(cè)量的響應(yīng)速度也更高，可實(shí)時(shí)獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)由無線通信技術(shù)，可更快速、更精準(zhǔn)掌握測(cè)量數(shù)據(jù)[2]。

2 水利工程測(cè)量中無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的運(yùn)用措施

2.1 精準(zhǔn)布設(shè)水庫像控點(diǎn)

在傳統(tǒng)水利測(cè)量中，常采用相片像控方式獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，然而此種方法不但不利于節(jié)約成本，而且還會(huì)因航帶大小不均，導(dǎo)致測(cè)量工作無法準(zhǔn)確獲取像控信息。將無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)用于外業(yè)像控點(diǎn)布設(shè)環(huán)節(jié)，有重點(diǎn)地開展測(cè)量工作，其中對(duì)于像控點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)布置，可促使像控點(diǎn)之間保持緊密關(guān)聯(lián)，避免出現(xiàn)重復(fù)測(cè)量問題，以免浪費(fèi)測(cè)量資源。

應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，可通過事先預(yù)定測(cè)量路線，維護(hù)測(cè)量質(zhì)量。例如在選定無人機(jī)后，可借助調(diào)整飛行高程、彎曲度、測(cè)量角度等參數(shù)，促使像控點(diǎn)布設(shè)更精確，進(jìn)而提高測(cè)量準(zhǔn)確度[3]。

在實(shí)踐測(cè)量中，還需注重以下三項(xiàng)問題，以增加無人機(jī)航攝精準(zhǔn)度。

(1)關(guān)于像控點(diǎn)布置，多以水庫區(qū)域無明顯遮擋物體部位為主。若水庫建設(shè)規(guī)模龐大，此時(shí)還應(yīng)以“Z路線”作為航攝軌跡。

(2)無人機(jī)在像控點(diǎn)布設(shè)中，還需要優(yōu)選固定點(diǎn)，對(duì)于隨時(shí)變換的區(qū)域，不宜選作像控點(diǎn)。

(3)無人機(jī)航攝應(yīng)加強(qiáng)對(duì)像控點(diǎn)密度的合理控制。若水庫所在地的地形復(fù)雜，可在原定像控點(diǎn)數(shù)量之上增加20%。另外，還可參照無人機(jī)航攝技術(shù)中攝像機(jī)的分辨率確定密度。如分辨率為1.5 cm，可每隔100 m設(shè)置1個(gè)像控點(diǎn)；如分辨率為2 cm，則每隔200 m布設(shè)1個(gè)像控點(diǎn)。只有搭配科學(xué)的布設(shè)方案，才能發(fā)揮出無人機(jī)航攝技術(shù)真正效用。

2.2 全方位實(shí)施工程測(cè)量

應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，還可以借助無人機(jī)的飛行功能擴(kuò)大工程測(cè)量范圍。不同水利項(xiàng)目中，常因工程規(guī)模差異導(dǎo)致工程測(cè)量工作量不等。而無人機(jī)航攝技術(shù)的應(yīng)用，剛好可以滿足不同規(guī)模的水利測(cè)量需求。不但能夠更全面地獲取地形數(shù)據(jù)，而且對(duì)于水庫整體效果圖以及地質(zhì)特征，均可提供高精準(zhǔn)度測(cè)量數(shù)據(jù)，繼而增加施工規(guī)劃的可靠性。例如在某項(xiàng)工程中，可通過50%重疊度參數(shù)，掌握地質(zhì)地形信息。采集數(shù)據(jù)后還可去除地形交叉部位，便于逐項(xiàng)獲取水利測(cè)量完整數(shù)據(jù)，經(jīng)由如圖1所示拍攝影像，可提出可行性水利設(shè)計(jì)規(guī)劃。與以往在測(cè)量區(qū)域架設(shè)全站儀相比，它的可涉及范圍更加廣泛。所以，它的運(yùn)用還可體現(xiàn)在全方位測(cè)量工作上[4]。測(cè)量人員若在無人機(jī)上搭設(shè)EV7520A專用攝像機(jī)，可達(dá)到30倍變焦，而且具備夜間拍攝功能，可實(shí)現(xiàn)不同連接口的自由切換，進(jìn)而在攝像機(jī)高性能的輔助下，保證水利工程測(cè)量工作能夠擁有更全面的測(cè)量范圍，避免因部分細(xì)節(jié)處測(cè)量不當(dāng)，造成水利施工遇到安全隱患。測(cè)量人員還可靈活調(diào)整無人機(jī)航攝高度，以促使水利測(cè)量作業(yè)更具實(shí)踐性。

2.3 采集數(shù)據(jù)繪制立體圖

水利工程中常需要運(yùn)用測(cè)量數(shù)據(jù)，了解水利施工中的具體步驟。其中通過采集高程數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)，甚至實(shí)施水下測(cè)量，均是為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量施工。尤其在地形測(cè)量中，其中對(duì)于水庫建設(shè)區(qū)域的水文條件、地形特征進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于確保水庫壩位、橫斷面等參數(shù)均符合建成后水庫的實(shí)際使用要求具有重要意義。在無人機(jī)航攝技術(shù)的參與下，還可對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類保存，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)或者交替問題，以免相關(guān)人員因無法精準(zhǔn)把控?cái)?shù)據(jù)，在錯(cuò)誤利用數(shù)據(jù)情況下，出現(xiàn)誤判狀況?？偠灾?，無人機(jī)航攝能準(zhǔn)確地采集數(shù)據(jù)，規(guī)避人力失誤風(fēng)險(xiǎn)。而在繪圖中，可借用攝像機(jī)以及無人機(jī)云平臺(tái)等載體，繪制出更可靠的立體圖，這種測(cè)量方式相比較更全面，并且可切實(shí)反饋水庫現(xiàn)下建設(shè)場(chǎng)景。在其編號(hào)中，還可直接生成與圖形對(duì)應(yīng)的測(cè)繪擴(kuò)展名，避免因數(shù)據(jù)包問題響立體圖繪制效果。無人機(jī)航攝技術(shù)的應(yīng)用，可真正實(shí)現(xiàn)立體圖的一一對(duì)應(yīng)。如在某無人機(jī)測(cè)繪圖中，關(guān)于水庫周邊建筑物的建設(shè)性質(zhì)、線路布設(shè)結(jié)構(gòu)、橋梁搭設(shè)數(shù)量等信息，均可展現(xiàn)在立體圖中，有利于更安全地建設(shè)水庫[5]。

2.4 加密測(cè)量針對(duì)性調(diào)繪

調(diào)繪實(shí)則指的是根據(jù)全站儀測(cè)量信息，對(duì)水庫建設(shè)區(qū)域周邊信息進(jìn)行匯總分析，判斷水庫建成后是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)，又或是干擾周邊建筑物正常功能。而無人機(jī)航攝技術(shù)可運(yùn)用高精準(zhǔn)度測(cè)繪數(shù)據(jù)，為調(diào)繪工作提供寶貴的參照標(biāo)準(zhǔn)。另外，由于部分水利工程中測(cè)量的數(shù)據(jù)屬于機(jī)密信息，無人機(jī)在測(cè)量過程中還可對(duì)高程、地形等重要信息進(jìn)行加密操作，促使測(cè)量數(shù)據(jù)可安全地保管在平臺(tái)上，以免信息外泄，破壞水利工程的生態(tài)性，威脅我國水利施工安全。

以莽山水庫為例，其壩高為97.6 m，庫區(qū)面積為230 km2。該區(qū)域是湖南省防洪項(xiàng)目中的重要施工內(nèi)容。在調(diào)繪階段，因其測(cè)量點(diǎn)屬于分散型，為了節(jié)省測(cè)量時(shí)間，增加調(diào)繪操作的可行性，專門運(yùn)用無人機(jī)航攝技術(shù)，對(duì)200 km2的水利施工區(qū)域進(jìn)行全面測(cè)量，而且還啟用多次分項(xiàng)航拍計(jì)劃，促使該項(xiàng)目在無人機(jī)輔助下有效獲取到精準(zhǔn)化測(cè)繪數(shù)據(jù)。這對(duì)于調(diào)繪工作而言，也能為其提供輔助力量，使其地形測(cè)量以及高程測(cè)量數(shù)據(jù)與水庫實(shí)際信息相契合。

3 結(jié) 論

綜上所述，無人機(jī)航空攝影技術(shù)作為一項(xiàng)利用無人機(jī)為測(cè)量工具的新技術(shù)，應(yīng)用水利工程測(cè)量工作中可以有效降低工作量，而且還能保證取得可靠結(jié)果，增加測(cè)量信息的精準(zhǔn)度。對(duì)此，應(yīng)從布設(shè)像控點(diǎn)、全方位測(cè)量、繪制立體圖、加密調(diào)繪等方面著手，以滿足新時(shí)代水利測(cè)量高標(biāo)準(zhǔn)、高要求。