水电工程测绘中无人机低空摄影测量技术应用

谭君

（四川中水成勘院测绘工程有限责任公司 四川成都 610072）

水电工程测绘中无人机低空摄影测量技术应用

谭君

（四川中水成勘院测绘工程有限责任公司 四川成都 610072）

水电工程建设有着工期紧、路径短的特征。为深入的了解水电工程，就需要对其进行拍摄，无人机航空摄影测量技术是近年来兴起的一种新型测绘技术，将无人机航空摄影测量技术应用在水电工程测量中能够减少对人力、物力、财力的浪费，也能够保证拍摄图像的客观性、真实性以及准确性，与传统的测量方式相比，无人机航空摄影测量技术有着全天时、全天候、低成本等优势，能够快捷的获取到所需的图像，有效的提升生产效率，降低工作人员的劳动强度，本文主要分析无人机航空摄影测量技术在水电工程测量中的应用。

无人机航空摄影测量技术；水电工程测量；应用

引言

在我国科技水平的发展之下，水电工程的建设水平也得到了迅速的提高，水电工程建设力度越来越大，除跨区域电网以及特高压电网之外，大多数发电厂的规模都相对偏小，因此，其建设也有着工期紧、路径短的特征。为深入的了解水电工程，就需要对其进行拍摄，如果采用传统的拍摄手段，不仅拍摄成本高、风险大，手续也十分的繁杂，而采用无人机航空摄影测量技术就能够很好的解决以上的问题。

1 无人机航空摄影测量技术介绍

无人机航空摄影测量系统包括两个部分，即硬件系统以及软件系统。其中，硬件系统分为机载系统和地面监控系统两个模块；软件系统又包含航线设计、远程监控、飞行控制、数据预处理、航摄检查等5个主要的系统。该系统已经形成了一整套适时快速的工作机制，各个系统配合紧密，其中该系统的动力系统主要采用燃油系统或电动装置。航空摄影测量系统是整个系统的重要组成部分，成为实现任务要求的技术指标并实现完整覆盖的关键因素。无人机航空摄影测量系统融合了多种先进的技术类型，因而表现出了很多应用优势。主要有体积小、重量轻、精度高、反应迅速、飞行条件低、操控系统稳定性强，无人机航摄不受航高限制，成像质量、精度高，无人飞机灵活性强，几乎不存在受限区（除国家禁飞区外）等技术特点。同时相比传统高分辨率卫星遥感数据一般会面临两个问题：①数据时效性差、周期长；②随时拍摄可以得到最新的影像。无人机航拍则可以很好地解决这一难题，工作组可随时出发，随时拍摄。

2 水电工程测绘中无人机低空摄影测量技术的摄影流程

2.1 外业像控点布设

像片控制点测量采用区域网布设方案，在照片拍摄之前进行实地选点布控制标志和航拍后明显地物点相片刺点的方法。在水利工程中，像控点基本上是分布在沿河道附近的公路边，或者地势空旷处，考虑的淹没的情况，一般在地势空旷的地方或者耕地集中处设置多一点像控点，对于田间工程等区域的点一般为平均分布。

2.2 航空摄影

在航线网布点的时候要注意，务必使航线首尾末端上下的控制点设置一条直线上，此直线通过主点而且和航线方向垂直，这样可以保证上下点在同一立体相对位置内。通过摄影区域来设计航线，使测量区域有重叠（航向重叠度一般为60～70%），旁向的重叠度为30～50%。选择无风、云雾少、大气透明度好天气进行摄影。

2.3 立体测图

在VIRTUOZO平台上进行内业数据采集，像对定向元素直接由加密成果导入测图工作站，数据采集以成图的模型为单位进行，每一幅图存放一个文件，文件名与图幅编号一致，扩展名为XYZ，然后经转换程序直接转成DWG数据。

2.4 数据采集

数据采集由内业作业人员根据航摄像片上的信息和参照可用的辅助材料，在MAPMATRIX软件下，通过立体影像模型对地形要素进行判读。要素实体以点、线、面以及注记方式进行图形采集、分层存放。外业对室内判读有误、判读过程中有疑问和无法判读的地形要素进行补充调查。

2.5 调绘

采用综合判读调绘法，也就是先室内判读调绘、后野外检核、调查和定性，最后室内清绘整饰的方法。调绘的内容包括：居民地、独立地物、道路及附属设施、管线及垣栅、水系及附属设施、植被等。

2.6 外业高程采集

无人机航测成图平面精度可以满足工程项目要求，但是高程精度较低，不能满足要求，外业用RTKGPS、全站仪实测高程，考虑到测区部分区域植被覆盖较为严重，在外业测绘过程中还应清除部分灌木等植被，加密测量部分高程点。

3 无人机航空摄影测量成果介绍

无人机航空摄影测量成果可以提供满足用户需要的4D（DLG、DEM、DOM、DRG）产品。①数字线划地图（DLG）是现有地形图上基础地理要素的矢量数据集，且保存要素间空间关系和相关的属性信息。数据格式有DWG、DXF、E00、DGN，常用软件有 GEOWAY、AUTOCAD、ARCINFO；②数字高程模型（DEM）是在高斯投影平面上规则格网点坐标（X，Y，Z）的数据集。数据格式有BIL、VIRTUOZO、TXT，常用软件有VIRTUOZO、ARCINFO、GEOTIN；③数字正射影像图（简称DOM）是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片经逐象元纠正，再按影像镶嵌，根据图幅范围裁剪生成的影像数据。数据格式有TIFF，GEOTIFF，常用软件有VIRTUOZO、GEOWAY；④数字栅格地图（DRG）是纸质地形图的数字化产品。在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文件。数据格式有压缩索引TIFF，GEOTIFF，常用软件有VIRTUOZO、GEOWAY。

无人机航空摄影测量面临的问题及解决方案无人机航测技术已应用于飞剑潭水库、梅湖景区、峡江水利枢纽等各种水利项目之中。在生产应用中，一线工作者深刻体会到了无人机航测技术的快速、轻便、高效等优点，同时也发现无人机航测成果平面精度较好而高程精度偏低的问题。水利项目高程精度要求高，常规的水库工程建设中都是用全站仪或者RTKGPS测量地形图，这些方法可以保证测量点平面和高程精度，但是要耗费大量的人力、物力和时间。为减少劳动成本，提高工作效率，保证测量点精度，应做到以下几点：①提升无人机的性能，增加抗风能力；②尽量选在天气能见度好，风力弱的时候航拍；③采用无人机航空摄影测量技术获取平面位置，RTKGPS测量技术采集点高程，二者结合后生成数字化地形地类图（DLG）。

4 项目应用实践

4.1 工程概况

井山水库位于抚河流域东乡河南港支流黎圩水上游，地处江西省抚州市东乡县黎圩镇内，坝址位于南港址区距黎圩镇约5km，距东乡县县城约25km，控制流域面积25.2km2，正常蓄水位83.00m（黄海高程，下同），总库容2250×104m3，是一座灌溉、供水等综合效益的中型水利枢纽工程。2.2外业测量2.2.1航摄航摄仪采用SONYA7R，焦距35mm，相幅大小为：7360×4192，像元分辨率为4.88μm。本次无人机航摄分两个架次进行，由GPS领航数据计算相对飞行高度为724m，地面分辨率为0.09m，航摄面积约10km2。两个架次飞行质量和影像良好，影像清晰度较高，且照片色彩均匀，饱和度良好，能够表达真实的地物信息，可以满足1：2000成图要求。本次飞行航向重叠度为75%，旁向重叠度为50%。无人机航空摄影测量现场。

4.2 像控测量

像控点的布设应能够有效控制成图的范围，测区的四周及中心位置必须布设控制点，根据测区的情况，每个测区布设控制点不少于20个，且都设置为平高点。此次像控点的布设及测量主要遵循以下原则：①像控点选在线状地物的交叉点、明显地物拐角顶点处、影像大于0.2mm点状地物中心，交角良好。②像控点所在位置高程变化不大，像控点刺点目标的影像必须清晰、明显。③满足GPS观测的要求：点位上便于安置接收设备和操作，对空视野开阔，周围无大的水面无较大遮挡。④观测后要拍摄照片远、近景各一张，方便后续空三纠正工序准确量测。

5 无人机低空航摄测量在水电测绘领域中的运用前景

在我国的城市建设或者部分有关公共安全、应急的事件，包括了解自然灾害的相关状况，做好灾害后期的处理工作等等，可以利用无人机低空航摄测绘技术处理。另一方面，在对地形、地貌勘测也需要使用到无人机低空航摄测绘技术。因此，这种测量技术会应用到各种领域、各种单位，对于掌握和推广无人机低空航摄测绘技术是非常有必要的。特别是对水电工程的低空摄影，有着十分显著的优势。因此，促进我国的无人机低空航摄测绘技术是目前以及日后社会高科技技术发展的一个重要的突破口，只有提升测绘技术、提升遥感技术才能够为我国提供更多更好建设。所以我国的无人机低空航摄测绘技术在未来依然有很大的发展前景的，同时也有很好的现实意义。

6 结束语

总而言之，将无人机航空摄影测量技术应用在水电工程测量中能够减少对人力、物力、财力的浪费，也能够保证拍摄图像的客观性、真实性以及准确性，与传统的测量方式相比，无人机航空摄影测量技术有着全天时、全天候、低成本等优势，能够快捷的获取到所需的图像，有效的提升生产效率，降低工作人员的劳动强度。此外，采用该种方式进行拍摄也有着成本低廉、测量速度快的优势，拍摄的图像也可以应用在不同的领域之中，国内外的种种实践均表明，无人机航空摄影测量技术是值得在水电工程中进行推广与使用的。

[1]孙朝阳，郑彦春，徐秀云.无人机航空摄影测量技术在风能开发勘测方面的应用[J].水电勘测设计，2015（05）.

[2]韩文军，雷远华，周学文.无人机航测技术及其在电网工程建设中的应用探讨[J].水电勘测设计，2015（03）.

[3]孙朝阳，郑彦春，徐秀云.无人机航空摄影测量技术在风能开发勘测方面的应用[J].水电勘测设计，2013（05）.

TM604

A

1004-7344（2016）25-0179-02

2016-8-20

谭 君（1971-），女，高级工程师，本科，主要从事测绘内业工作。