无人机低空航摄在农田水利工程测绘中的应用

宁化展

摘 要：随着经济的快速发展，农田水利工程设施建设迎来了前所未有的重大机遇。在水利工程测绘中，强化运用无人机低空航摄技术，提高测绘数据的准确性与测绘效率，成为业内广泛关注的焦点课题之一。基于此，介绍了应用无人机低空航摄的优势，分析了无人机低空航摄的作业流程，并结合相关实践经验，从数据准备及数据解算等角度，探讨了无人机低空航摄的数据处理问题。

关键词：无人机低空航摄;水利工程;测绘;应用

文章编号：1004-7026（2020）06-0150-02         中国图书分类号：S27        文献标志码：A

水利工程是社会生产生活的重要基础设施之一，在调蓄水源、农业灌溉、调水供水、调节微气候等方面发挥着不可替代的关键作用。无人机低空航摄作为水利工程测绘实践中的重要技术方法，其应用优势极为突出，要不断强化其应用流程与技术控制，切实保障水利工程测绘工作的实效性。

1  无人机低空航摄技术概述

按飞行载体的差异，无人机低空航摄分为固定翼与多旋翼航测系统，其主要构成分为无人机载体、影像采集单元和飞行控制单元。按照既定规划的航线，依照设定的飞行高度或相机采集分辨率，进行地面建筑物与地形的快速航摄采集，将采集到的影像数据导入航摄处理软件，如Pix4D或PhotoScan等，生产数字高程模型DEM与数字正射影像DOM，采用立体测图的形式生产数字线划图成果，以满足工程建设的需求。

无人机低空航摄无需人为驾驶，具有无人化、自动化的特点，且属于低空飞行，具有较高的安全性。尤其是对于地形、地貌相对复杂的测绘区域，无人机低空航摄突破了传统测绘方法在空间与时间上的限制，可以对测绘区域的每个点位进行细化深入测绘，更具典型优势。

2  无人机低空航摄的应用优势

2.1  时效性强

在水利工程建设节奏不断加快的背景下，采用无人机低空航摄技术，可进行高强度、连续性的实时测绘，具有突出的时效性特征。在现代计算机技术、大数据技术、人工智能技术等方法的支持下，无人机低空航摄可广泛应用于水质监测、水土保持、水域变化等领域，将所获取到的调查数据信息通过信息化方式传递给管理平台，极大程度地提高了水利工程的测绘效率。

2.2  分辨率高

现代化科学技术的发展，为无人机低空航摄提供了更为丰富的先进设备与技术手段，在水利工程测绘中所获取到的图像信息更加精准，分辨率更高。为满足现代化水利工程测绘的需求，无人机低空航摄的机动性与灵活性得以显著提高，实现了超低空循迹飞行，使地面影像清晰度更高，为水利工程的实施提供了更高品质的测绘图像[1]。

3  无人机低空航摄在农田水利工程测绘中的应用

3.1  无人机低空航摄作业流程

科学合理的作业流程，有助于提高无人机低空航摄效率和测量精度。

3.1.1  像控点布设

像控点布设是无人机低空航测的首要步骤，该环节需要按照特定比例，针对水利工程目标测绘区域布设像控点。为有效提高无人机低空航摄精度，可采用差分定位测量方式，合理控制像控点布设密度。对于地形、地貌相对复杂的水利工程测绘区域，可适当加大像控点布设密度，以充分确保测绘数据的准确性与可靠性[2]。

3.1.2  航线规划

航线即无人机低空飞行的特定路线。在规划航线中，要全面探勘水利工程测绘区域客观环境，结合无人机性能、飞行高度、比例尺、测绘面积等参数指标综合设定，最大限度减少无人机低空飞行所遭遇的外界干扰，适当远离高压线杆、高大树木等。要设定具体的航向重叠度和旁向重叠度，尽量提高测绘目标区域覆盖率，权衡设定无人机低空飞行方向和飞行速度等。

3.1.3  飞行作业

飞行作业是无人机低空航摄的关键步骤，其严谨性与规范性直接决定着最终测绘数据与图像绘制效果。在飞行作业中，要密切结合飞行时间段内天气、云层、空气湿度等指标，选择在外界条件良好的天气条件下进行航摄。无人机的起降点位置宜选择开阔、平坦区域。在飞行作业前，要对测绘数据传输系统进行性能调试，使其保持良好的工作状态，提高测绘数据信息的传输效率，避免因不必要的故障导致数据传输中断。当无人机低空航摄飞行至特定高度时，可启用自动飞行模式，使无人机按照既定飞行路线进行自动测绘。飞行作业过程中，要时刻关注无人机飞行姿态等状况，对观察到的异常问题及时作出处理。

3.2  无人机低空航摄数据处理

3.2.1  数据预处理

数据预处理阶段是为了统筹整理测绘数据，提取有效数据信息，为数据解算提供必要条件。该过程需导出无人机机载设备内存卡中的测绘数据，并结合水利工程基本信息进行充分比对，构建航摄影像缩略图。剔除相对失真、模糊的数据，在充分整理航带的基础上，将无人机机载摄像设备的相对校验参数导入数据处理系统，核定平面控制网的相应坐标点，准确判断水利信息收集位置。在此基础上，再设定科学规范的高程控制网。

3.2.2  數据解算

数据解算是对无人机低空航摄数据进行深化处理与运用的关键环节，直接关系到航摄工作的最终效果。要立足于数据解算系统，将导出的航摄数据信息输入数据处理系统，有效匹配水利工程位置信息，并对校验指标参数进行优化微调。在航摄数据处理编辑器中，针对控制坐标范围，结合像控点布局与密度，对各个关键数据点作出科学规范的技术标注，处理航摄数据图像的细部节点，使解算精度满足农田水利工程测绘的需求。部分精度对比情况统计见表1。

4  结束语

受应用技术、测绘方法、数据处理等方面的影响，无人机低空航摄在水利工程测绘中依旧存在着诸多薄弱环节，制约着水利工程测绘质量的优化提升。因此，从水利工程测绘的客观需求出发，充分遵循无人机低空航摄的基本应用规律，创新航摄应用理念，优化航摄应用流程，为提高水利工程测绘的准确性提供技术保障。

参考文献：

[1]宋雪莲，阮玺睿，马茹菲.基于Context Capture的无人机倾斜摄影测量三维建模[J].科技经济导刊，2018（21）：103-104，128.

[2]张启元，张继鲁.无人机航摄技术在高原峡谷区水利工程中的应用[J].青海师范大学学报（自然科学版），2019，29（3）：165-168.