水利水电工程中无人机航测成图的应用

2020-03-05付平

工程建设与设计 2020年16期

付平

（济宁市勘测院，山东济宁272001）

1 引言

无人机是指无人驾驶的飞机。无人机自从出现以来，最早被用于第一次世界大战中。相比于有人驾驶的飞机来说，无人机自身的体积比较小，也正是因为如此，无人机的携带更加方便，而且能够广泛地应用于各个领域中，并能够在恶劣的条件下长时间运行。结合我国水利水电测绘工程的实际情况进行分析，在实际的测绘工作中，不仅工作量非常大，还会受到技术方面的限制，从而降低了测绘工作的质量与效果。所以，在无人机技术被广泛应用的背景下，应在水利水电工程测绘工作中引入无人机技术，实现减少工作量，确保检测人员安全以及提高工作效果的目的。

2 无人机航测成图技术的实际应用

该水库建设的主要目的就是灌溉与防洪，而且也能够发挥持续供水与发电的作用，属于大型的水利水电工程。

2.1 航空摄影测量

在水利水电工程测绘工程中，合理地应用低空数字测绘航空摄影系统，并采用姿态感应对相机姿态控制方面的云台进行控制，确保云台与相机之间的倾斜角纠正角速度达到15（°）/s，使相机的倾斜角能够得到及时的改正，这样一来，能够将航片的倾斜角全部纠正过来。

经过多次对无人机航测成图技术的应用经验进行分析，大多数航空摄影得到的影像都非常清晰，而且层次也比较丰富，在色彩方面，色调鲜艳而且柔和，能够与地物的实际色彩保持相同。在实际的航空摄像过程中，能够开展飞行作业的时间有限，所以飞行结束后，应对所拍摄影像的完整度、清晰度等进行严格的筛查，从而确保航线的重叠能够高于65%，且旁向重叠能够低于35%，使其可以与规范化的标准和要求保持一致[1]。除此之外，拍摄区域内没有出现绝对漏洞或相对漏洞，但是会有一部分飞行架次因为天气、季节的因素而受到影响，降低了航片的质量，但是，在经过重新飞行后，所拍摄图像的质量均能够达到设计与规范的要求。

2.2 外业像控点的布设方案和测量

采用像片控制点的测量方法在拍摄照片前进行实地的布标，同时采用该方法对一些比较明显的地物点进行刺点。在这其中，高程和平面的控制点均由像控点共同组合而成。结合本次所需要进行测量的项目所具有的特点进行深入的分析与考虑后，判断该水库的库区所包含的全部像控点均为平高点，并且这部分平高点基本上都被布设在地面比较平坦的位置或者是沿着河道两侧的公路旁[2]。考虑可能会出现淹没的情况，在一般情况下都会将像控点集中布置在比较平坦的耕地区域。在本次无人机航测成图技术的应用中，因为水库的面积适中，所以，一共布设40 个像控点。

2.3 测量像控点

在测量像控点时，要求像控点具有的精准度不可以低于图根点的精准度。实际进行测量时，有很多种方法可以进行选择，比如，RTK 测量方法、三角测量方法以及导线测量方法等。在本次案例中，实际使用的则是RTK 测量方法与导线测量方法。同时，在进行测量时，为了能够提高测量的精准性，也应用了CORS 网络RTK 作业方式，但是因为受到水库所在地区内网络因素的影响，最后选择使用稳定性比较高的RTK 测量方法。

3 立体测图与DEM和DOM的生成相关研究

3.1 立体测图的研究

对于立体测图来说，其主要所指的就是运用全数字摄影测量工作站以及Map Matrix。在实际的测量中，合理地运用这2 种测量系统，能够对数据进行有效的分析，而且也能够真正地实现实时核线影像与自动定向计算的匹配处理[3]，相比于传统的处理过程来说，其处理速度有所提升，从而有效地降低了作业的时间，也能够降低工作人员的工作量和工作压力，在这基础上，也有效地提高了工作效率与数据信息的精准度。在这样的基础上，系统自身不仅具有全过程自动化的特点，而且也能够真正地实现人机交互，从而能够将系统的优势与工作人员的工作经验充分地发挥出来，更好地处理地形区对水利水电测绘工程造成的影响。

在测量的过程中，全数字摄影测量工作站的主要作用就是对作业范围内相关的数据信息进行收集与采集，并且对相关内容进行合理的使用，从而达到恢复测量区域的目的。同时，每个模型也能够通过自动定向的作用进行重新定向，而后形成核线。在此前提条件下，所采集的数据就是制作成图模型的主要单位，并将每一个图像都存放在单独、特定的文件中，最后再利用具体的程序将其转换成为CASS 形式的数据文件。

3.2 DEM和DOM的生成

在DOM 的生成过程中，则需要对影像进行色彩调整与纠正等作业处理，而通过Map Matrix 所具有的ERT 模块，其能够合理地运用已经完成处理的参考影像，并对影像的色彩、清晰度等进行合理的调整。除此之外，也能够将影像图幅裁切、镶嵌等工作一次性完成，真正地实现自动化操作与处理。

3.3 DEM和DOM的配合操作

测量的过程中，将DEM 和DOM 进行叠合作业，能够快速地形成三维现势性图，从而强化影像整体的立体感，增强观看时的视觉体验。

4 无人机航测成图的具体处理环节

在水利水电工程中应用无人机航测成图技术，主要分为2 个阶段，分别为数据准备与数据解算。数据准备阶段，主要关注无人机在完成飞行任务后，对重点姿态与位置进行处理，同时关注航拍的位置、影像的旋转角度以及旁向和航向的倾斜角度，做好数据的对比工作，对其进行有序的调整。同时，在进行参数的设计时，应根据实际情况对参数进行及时的校正，并设定好独立的坐标，并对像控点的影像进行特殊标记[4]。对于数据解算来说，其中主要包括新建项目、纳入控制点、数据的处理以及数据导出4 个步骤。在新建项目时，应将所拍摄好的图像数据进行导入处理，而后建立图像的设计坐标，确保其能够根据实际情况匹配到最佳位置，而后利用有效的参数完成数据处理；在布置像控点，应利用编辑器对其进行设置，而后再选取最为合适的坐标系，导入定义文件，随后将布设的空点数据进行导入，并且将有效的航片进行标记。对于数据处理说，必须要重点关注初始化数据处理的精确度，利用有效的控点位置来满足精确度方面的要求，能够更加全面地完成测绘工程的要求。对于数据导入来说，因为无人机系统具有比较多的导出模型，在建立立体模型的过程中，应采用有效的检测方法对空三的成果进行检测，使其所产生的误差能够被控制在5cm 以内，且高程的误差不超过0.3m，最后再完成有效的数据测图，而后形成数字性的画图，从而有效地提高航测的精确度。