无人机低空摄影测量技术在水电工程测绘的应用研究

焦淑艳

(四川中水成勘院测绘工程有限责任公司， 四川 成都 610072)

无人机低空摄影测量技术在水电工程测绘的应用研究

焦淑艳

(四川中水成勘院测绘工程有限责任公司， 四川 成都 610072)

无人机低空摄影测量技术在水电工程测绘的应用，能够有效提升水电工程测绘的工作效率，对水电工程的长远发展，具有重要作用。本文在对无人机低空摄影测量技术进行简单介绍的基础上，重点阐述了无人机低空摄影测量技术在水电工程测绘的应用，并结合无人机低空摄影测量技术在水电工程测绘的应用案例，分析了无人机低空摄影技术在应用过程中的工作内容，以期为相关人士提供借鉴。

无人机低空摄影；水电工程；工程测绘

0 前言

随着社会经济的不断发展和生产力的进一步提高，无人机低空摄影测量技术凭借其起落灵活、可靠性高和作业成本低的优势，被广泛应用于各个领域，尤其在水电工程领域的应用最为广泛。无人机低空摄影测量技术在水电工测绘中的有效应用，极大提升了测绘的效率和精准度，具有良好的应用效果。为此，应不断对无人机低空摄影测量技术进行优化，使其更好地为水电工程的测绘工作服务。

1 无人机低空摄影测量技术简介

无人机低空摄影测量系统包括低空摄影系统、地面控制系统和数据处理系统。其中，低空摄影系统主要由飞行平台、自动驾驶仪和数码相机构成，负责执行低空摄影和测量的工作。地面控制系统主要由地面运输系统、无人机地面控制设备和数据接收和交换器构成，主要负责对无人机的全面控制和对无人机发射信号的接收工作。数据处理系统主要负责对低空摄影前期的航线制定工作和对接收无人机数据信号的处理工作。无人机低空摄影测量技术的工作流程为：首先，运用数据处理系统制定低空摄影的航线，然后应用地面控制系统控制无人机进行低空摄影，并将所拍摄到的数据及时发送给地面控制系统，实现数据的接收和交换，最后，由数据管理系统对低空摄影的数据进行处理和分析，确定是否需要补拍，由此完整完成无人机低空摄影测量的工作流程[1]。

2 无人机低空摄影测量技术在水电工程测绘的应用

（一）作业准备阶段

首先，要依据水电工程测绘的实际需求，合理选择无人机低空摄影设备的型号。然后，搜集和整理水电工程测绘项目的相关资料，做到对测绘项目的要求了然于胸，对于资料中不符合无人机低空摄影测量技术要求的，要予以实时调整。最后，要对无人机低空摄影测量的作业场地进行勘察，根据场地特点，合理规划航线，并对无人机进行全面的检查，确保其安全性能，从而为测量工作奠定良好基础[2]。

（二）外业实施阶段

首先，要对无人机低空摄影设备的相关参数进行设定，使无人机能够进行现场的实际测量。然后，对无人机低空摄影的质量进行检查，如果在检查中发现低空摄影结果存在漏洞，则应重新设计航线和无人机低空摄影设备的相关参数，进行补拍工作。如果检查结果不存在漏洞，则可以对低空摄影的结果进行相关处理，从而完成低空摄影测量的辅助工作。最后，依据低空摄影摄像点的分布位置，对其进行测量和记录，同时，要依据修正畸变差后的影像数据，对摄像点的位置进行测量、修正和记录，确保外业记录的准确性，为精确处理内业数据做好铺垫。

（三）内业数据处理阶段

首先要对低空摄影的测量数据进行加密处理，确保数据的保密性。然后，利用数字高程模型和数字正摄影数据集生成无人机低空摄影的模型，并对生成的模型进行质量检测，同时要确保数据输出结果的真实性，之后进行数字规划地图的成果输出，最后，整理内业数据处理阶段的所有数据资料并检查内业数据处理的各个流程，确保准确无误后，提交测量结果。

3 无人机低空摄影测量技术在水电工程测绘的应用案例

（一）工程概述

本次案例采用无人机低空摄影测量技术对某水电站进行测绘，该水电站高1900米，最低海拔和最高海拔相差300米，测量区域的总面积为5.4km2,采用生成数字高程模型、数字正摄影数据集和数字规划地图的方式，对其进行测绘。

（二）准备阶段

首先要依据测量区域的特点，选择合适的无人机低空摄影测量设备。本次测量所选用的无人机是安全性能较好的卫星固定翼无人机，低空摄影设备选用的是佳能EOS450D单反相机。然后，要合理规划设计低空摄影的路线。本次测量选用的低空摄影设备自带遥感系统，能够依据测量区域内的地理情况、场地情况和摄影的分辨率，自行规划摄影路线，共设计 11条低空摄影线路。最后，要对无人机低空摄影测量区域进行实地勘测，排除可能影响拍摄结果的干扰因素，确保拍摄工作的顺利。

（三）外业实施阶段

首先，由于无人机低空摄影测量设备类型多种多样，因此要合理规划摄像点的分布位置，同时根据低空摄影控制点基线数跨度对摄像点的分布密度进行估算。本次测量中共布设了8条基线，两侧的水库边缘布设4条基线，并在旁向测试区域内较为平缓的方位设置一条基线，相对起伏较大的区域则依据航带进行布置。然后，在确定低空摄影路线后，进行测量区域的低空拍摄工作，并对低空摄影进行拍摄处理，利用POS数据对无人机的飞行质量进行评估，确保低空摄影数据的真实性。最后，对测量数据中畸形数据进行修正。在修正畸形数据的过程中，要借助空中三角测量的方式，对畸形数据进行修正。并对测量的数据进行加密处理，确保水电工程测量数据的机密性。

（四）内业数据处理阶段

首先，要制作数字规划地图。采用无人机低空摄影的远景平台进行内业制作，根据外业测量的等高线数据绘制抛物线，确保数字规划地图的一致性。依据外业采集的照片，在外业测绘的地图上进行实物标记，将数据采集的高程点作为地形的控制点，绘制等高线，利用CAD作图软件对其进行编辑和图层转换，从而实现数字规划地图的制作。然后，制作数字高程模型和数字正摄影数据集。借助 Map Matrix4平台和空中三角测量技术生成数据高程模型，根据具有高精度特点的数据高程模型，对影像进行修正，在低空摄影的远景平台下，进行人工编辑，适当调整色调促使其趋于平衡，并通过自动镶嵌处理，形成数字正摄影像，然后对拍摄测量区域内的数据正摄影数据集进行图面标注和图廓装饰，从而完成数据高程模型和数据正摄影像数据集的测绘。

4 结论

通过以上研究发现，在利用无人机低空摄影技术进行水电工程测绘时，通过在准备阶段合理规划低空摄影路线，能够为测量工作奠定良好基础。在此基础上，合理布控摄像点的位置和分布密度，有利于确保测量结果的精确性。此外，利用CAD软件对数字规划地图进行绘制，能够有效提升地图的准确性和层次性。因此，在利用无人机低空摄影技术进行水电工程测绘时，可以采用上述方法。

[1]尚海兴，薛绍军，雷建朝等.无人机低空摄影测量技术在水电工程测绘的应用[J].西北水电.2014[11].

[2]谷国涛，吴良才.无人机遥感技术数据特点及其应用[J].科技致富向导.2011[10].

[3]牛君瑜，孙超江.无人机技术在水利领域应用的探讨[J].海河水利.2012[10].

[4]刘庆元，杨文杰，文继超等.基于 PDA的无人机监控系统的研究[J].测绘工程，2011，20（6）：1-4.

[5]王明虎,黄留波.论水利水电工程测量技术发展[J].城市建设理论研究（电子版），2013（28）.

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焦淑艳（1980-），工程师，本科，主要从事航测方面的工作。