无人机倾斜摄影测量技术在水利工程中的应用探究

董波

中国水电建设集团十五工程局有限公司 陕西 西安 710000

1 无人机倾斜摄影测量特点

1.1 时效性高

传统的测量技术主要以测绘人员外业采集数据为主，测绘周期长，获得的成果精度也较低，效率低下。无人机倾斜摄影测量技术的应用能够快速、高效、全面获取地理信息。

1.2 技术先进，精度较高

无人机倾斜摄影测量技术采用了各类高精度数字化成像仪，低空分辨率可达到厘米级，可以获取顶部和侧面的纹理信息。影像匹配精度高，可以获取高精度的同名点，实现全自动高精度三维建模。

1.3 经济效益较为显著

由于无人机倾斜摄影测量技术充分融入了网络技术、通信技术等各项内容。显著降低了大量的外业工作量，有效缩短了工作周期，降低了测绘成本，同时能够获取更大范围的影像数据，与传统的测绘技术相比，无人机倾斜摄影技术提高了社会经济效益[1]。

2 无人机倾斜摄影测量的原理及流程

2.1 无人机倾斜摄影测量原理

无人机倾斜摄影测量技术基本原理是无人机飞行平台上搭载航测系统，从垂直、倾斜等不同角度获取地面影像，以及影像的IMU以及GPS信息数据，在获取外业影像数据后，采用空中三角加密测量的方式对其进行处理，得到像片加密点大地坐标及像片的外方位元素。再把不同摄站影像数据进行拼接和校正，消除其中的影像畸变差，利用计算机软件生产4D产品及三维模型。

2.2 作业流程

2.2.1 航摄准备及实施。航摄实施前应进行航摄准备，进行航线、航高、重叠度等航飞参数设计，现场实施无人机测量前，需要在测区范围内由人工布设像控点，并测量像控点坐标。设置好无人机飞行参数后，对测区进行摄影，采集影像信息。

2.2.2 空中三角测量加密。将无人机采集到的像片上传至专业处理软件，导入像控点坐标。选中其中一个像控点，在像片中查找含有该像控点的像片并一一刺点。当所有含有像控点的像片刺点完成后进行空三处理。空三处理完成后，检查空三处理结果，直至全部像控点空三处理合格。

2.2.3 三维建模。空三处理合格后，利用专业建模软件开始自动三维建模，生成DSM/DOM模型。

2.2.4 质量检查。实景三维模型生成后，在三维模型中提取特征点三维坐标，与现场RTK测量的三维坐标进行比较，判断模型的精度及准确性[2]。

3 应用案例及分析

3.1 案例应用

该项目测区范围较大，以灌木林山地及河滩地形为主，测区平均高程350m。采用大疆精灵4Pro小型多旋翼高精度航测无人机，具备厘米级导航定位系统和高性能成像系统。按照航线规划飞行，共获取倾斜多视影像2000余张。像控点布设及测量国家标准执行，平面控制采用GNSS系统进行，高程控制采用四等水准测量。

3.2 精度评估及分析

为验证基于无人机倾斜摄影测量实景三维模型精度情况，提取实景三维模型特征点与现场实测特征点三维坐标进行比较，其误差统计见下表1。

经比较得知，6个平面特征点坐标误差最大的为Δx=8.2cm、Δy=6.8cm，高程最大误差为6.9cm满足规范要求[3]。

4 结束语

应用案例表明：无人机倾斜摄影测量可以在适当条件下取代传统的测绘工作，其具有操作简便、速度快、采集信息量大、经济等优点，4D产品以及三维模型可以广泛应用于水利工程中进行坝面裂缝监测、高边坡监测、工程规划、施工、竣工测量等，因此它的应用前景更加广泛。