无人机航测技术在河道测绘中的应用

李颖

摘 要： 随着信息化建设和科学技术的不断进步和发展，无人机技术以其灵活性好、操作简单等优点在现代及未来遥感测绘中发挥着非常重要的作用。本文通过介绍无人机航测的特点和基本情况，分析无人机航测技术在河道测绘中的作用，提出无人机技术在河道管理方面的应用探讨，为全面实现“十三五”水利信息化提供了一些新方法。

关键词： 无人机;航测;河道测绘

【中图分类号】TP311     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）04-0080-01

近些年来，航道测绘的工作量逐渐呈现上升的趋势，并且要求提高测量的效率，但是就目前情况来看，以往对岸线的勘定及动态监测，大都通过人工实地测量和卫星遥感影像解译，由于岸线地形复杂，有些区域难以到达，现场测量困难，而且外业工作量大;而遥感影像解译获取岸线的精度不高，难以满足大比例尺成图要求。传统的测量技术很难满足新的要求，需要尽快完善测量的技术和设备。随着无人机技术的发展，尤其是低空测量技术的快速发展，将无人机于测量系统进行有效的结合，能够有效地提升航道测量的效率，还能够降低工作人员的工作强度。

1 无人机航摄测量技术

无人机是一种利用遥控设备和自备程序进行操纵的无人驾驶航空器。无人机航摄技术是继卫星遥感、大飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术。它凭借其机动灵活、操作简便、低空飞行、成本低廉等优势，越来越广泛应用于小面积测绘和高分辨率影像图制作的数据获取过程中。

无人机航摄测量技术的特点：无人机航摄测量技术的特点包括：（1）价格的经济和灵活性，操作流程比较简便，勘测周期及地点不受局限，为专场提供了便利条件，同时无需具备专业的起降机场;（2）系统的空间性，该系统虽占用的体积较小，却较为集中，并且具备较成熟的设备技术与整体系统的集成技术;（3）天气条件对其影响较小，能满足地形复杂与云下低空環境的飞行需求;（4）具有较高的影响分辨率且现势性较强，并且其信息采集量较大，数字化层次深，因其具备较高的采编性，满足了不同项目的不同要求，为项目的管理工程提供了便利条件;（5）系统后期的维护工作较为简单且其工程安全性能较高。

2 无人机航测主要流程

无人机航测主要有两大模块组成，分别为外业子系统和内业子系统。

2.1 无人机航测外业流程。无人机航测外业流程为：先建立无人机载体系统、地面飞行监控系统、数据接收与预处理系统;其次进行外点像控点测量;根据测量时数据建立空三加密模型;最后进行数字化测图和数字线画图。在实际作业过程中，无人机航测需要根据水利工程测量范围、分辨率的要求，对航拍线路进行合理规划。

2.1.1 航线规划。根据航测测图的比例尺、分辨率确定合适的航高，根据设计书和合同要求确定范围线，根据测区的高差确定飞行高度，航向重叠率一般设置在80%左右;旁向重叠率通常设置范围为60%-80%，需要三维建模请选择高重叠率来确保模型质量。构架航线，在测区范围内加飞的若干条与测图航线近似垂直的航线，在基本航线的两端起到控制点的作用，减少测区内地面外业像控点的布设工作量，增强区域网模型之间的连续性，提高加密平差精度。

2.1.2 像控点布设。像控点是摄影测量控制加密和测图的基础，因此，野外像控点目标选择的好坏和指示点位的准确程度，直接影响成果的精度。采用CGCS2000坐标系统，高程系统为1985国家高程基准。在测区的四个角和中间位置布设像控点，如果需要多架次飞行或者带状测区的，尽量保证不同架次之间的重叠区域有像控点。理论上像控点最低要求为三个，但是建议做五个以上。测区越大，需要布置的像控点越多，采用RTK对像控点进行坐标采集。

2.1.3 实施飞行。第一，起飞前，先用连接无人机，检查飞行器状态，刷新返航点。飞行中，应该走到空旷的无遮挡的地方将遥控器天线对准飞机的位置，以防止断开信号，导致无人机中断任务返航。第二，注意测区是否属于禁飞区，测区内有无高层建筑物、信号塔、高压线，以此来确定合理的飞行高度。选择地形平坦，开阔，相对位置较高的地方作为起飞点，并且起飞点需要考虑航线最远处的信号传输问题。第三，当拍摄任务结束以后，通过阶梯式降落方法，缓慢降低飞行高度，避免下洗气引起旋翼机失稳，造成无人机坠毁事故。

2.1.4 成果检测。手工筛选掉漏浆，方向不对，相机过曝、欠曝等不符合要求的照片。查看无人机拍摄的照片自带pos信息，查看照片经纬度及其它信息。如果不符合要求要返工进行修测、补测。

2.2 内业数据处理

2.2.1 正射影像生产。采用专业正射图像处理软件，制作成专业的、精确的二维地图和三维模型，进行像控刺点，空三制作，匹配优化，查看质量报告。每一个步骤完成，都会生成一个质量报告，需要注意的有以下几个地方：平均地面采样间距、校正控制点的精度、地面控制点的投影误差。可以生成点云、等高线和正射影像图。

2.2.2 线划图制作。采用北京山维EPS软件，实现基于正射影像DOM和实景表面模型的垂直摄影三维测图。对实景三维模型的数据的生成、加载，使用基本编辑工具和符号库，对照平面和立体图制作矢量线划图，可导出CAD和SHP格式。

3 无人机航测成果

无人机航测通过对传感器速度、姿态、方向及相机快门的精确控制，可以对任意测区进行航空摄影测量，从而获得高质量的三维模型和正射影像，能及时、有效地获取长江岸线的地形地貌数据，将成为岸线基础信息获取和动态监测的重要手段。具有机动灵活、影像快速获取、高危地区探测、成本低、高分辨率、低空大比例尺制图等优点，还可针对重点水域、岸线等进行重点和大频次监测，弥补了现有卫星遥感、航空遥感和现场监测技术手段的不足。

4 结束语

通过该次的研究可以了解到，无人机航摄系统在大比例尺地形图的绘制中有很大优势，所得到的测绘成果也能够满足地形图测绘的相关要求。能够为河道测绘工作提供更加强大的技术支撑和保障，可为水利工程提供便捷的实施条件，适应新时期河道工作信息化的需要，切实落实水利行业强监管的水利信息化新的形势和要求，推动长江经济带高质量发展，唱响新时代的长江之歌。

参考文献

[1] 张君，杨波，李俊.无人机遥感系统在水利现代化管理中的应用 研究 [J].军民两用技术与产品，2015（14）：30，126.

[2] 刘昌军，郭良，兰驷东等.无人机技术综述及在水利行业的应用 [J].中国防汛抗旱，2016（03）：34-39.