水利工程测量中无人机航空摄影测量技术运用分析

2023-01-09王小力

工程与建设 2022年2期

王小力

(阜阳市测绘院有限责任公司，安徽阜阳 236000)

0 引言

在水利工程建设阶段，常需要测量高程、地形图以及平面图，进而借助测量数据完善水利工程施工规划。无人机航空摄影测量技术，与传统水利测量技术相比，优势显著，能够为水利工程事业的发展带来新指引。对此，应充分运用此项测量技术的力量，联合水利测量特征，确保水利工程拥有良好前景。

1 无人机航空摄影测量技术的运用价值

无人机航空摄影测量技术可摆脱人力束缚，其实用价值体现在以下三个方面。

1.1 便捷性

无人机被作为测量工具时，由于自重轻，能够在其上安装高清摄像机，针对测量范围进行自由操作，从而确保水利工程建设区域能够得到更高效的测量服务。同时，它还不需要投入过多的人力，至少能够保持半小时的航行时间，可以稳步提高测量表工作效率[1]。

1.2 适应性

水利工程的建设场地多集中在陡峭偏僻山区，而无人机测量方式即使遇到复杂地形也能开展测量工作，不易受场地限制，适应性优良。同时，还能够按照测量要求，随时调整测量位置与测量方向，使其安全避开障碍物。

1.3 灵敏度

水利工程测量中可借助无人机获取1∶1 000甚至1∶2 500测量比例数据。无人机测量的响应速度也更高，可实时获取测量数据，经由无线通信技术，可更快速、更精准掌握测量数据[2]。

2 水利工程测量中无人机航空摄影测量技术的运用措施

2.1 精准布设水库像控点

在传统水利测量中，常采用相片像控方式获取测量数据，然而此种方法不但不利于节约成本，而且还会因航带大小不均，导致测量工作无法准确获取像控信息。将无人机航空摄影测量技术用于外业像控点布设环节，有重点地开展测量工作，其中对于像控点进行精准布置，可促使像控点之间保持紧密关联，避免出现重复测量问题，以免浪费测量资源。

应用无人机航空摄影测量技术，可通过事先预定测量路线，维护测量质量。例如在选定无人机后，可借助调整飞行高程、弯曲度、测量角度等参数，促使像控点布设更精确，进而提高测量准确度[3]。

在实践测量中，还需注重以下三项问题，以增加无人机航摄精准度。

(1)关于像控点布置，多以水库区域无明显遮挡物体部位为主。若水库建设规模庞大，此时还应以“Z路线”作为航摄轨迹。

(2)无人机在像控点布设中，还需要优选固定点，对于随时变换的区域，不宜选作像控点。

(3)无人机航摄应加强对像控点密度的合理控制。若水库所在地的地形复杂，可在原定像控点数量之上增加20%。另外，还可参照无人机航摄技术中摄像机的分辨率确定密度。如分辨率为1.5 cm，可每隔100 m设置1个像控点；如分辨率为2 cm，则每隔200 m布设1个像控点。只有搭配科学的布设方案，才能发挥出无人机航摄技术真正效用。

2.2 全方位实施工程测量

应用无人机航空摄影测量技术，还可以借助无人机的飞行功能扩大工程测量范围。不同水利项目中，常因工程规模差异导致工程测量工作量不等。而无人机航摄技术的应用，刚好可以满足不同规模的水利测量需求。不但能够更全面地获取地形数据，而且对于水库整体效果图以及地质特征，均可提供高精准度测量数据，继而增加施工规划的可靠性。例如在某项工程中，可通过50%重叠度参数，掌握地质地形信息。采集数据后还可去除地形交叉部位，便于逐项获取水利测量完整数据，经由如图1所示拍摄影像，可提出可行性水利设计规划。与以往在测量区域架设全站仪相比，它的可涉及范围更加广泛。所以，它的运用还可体现在全方位测量工作上[4]。测量人员若在无人机上搭设EV7520A专用摄像机，可达到30倍变焦，而且具备夜间拍摄功能，可实现不同连接口的自由切换，进而在摄像机高性能的辅助下，保证水利工程测量工作能够拥有更全面的测量范围，避免因部分细节处测量不当，造成水利施工遇到安全隐患。测量人员还可灵活调整无人机航摄高度，以促使水利测量作业更具实践性。

2.3 采集数据绘制立体图

水利工程中常需要运用测量数据，了解水利施工中的具体步骤。其中通过采集高程数据、地形数据，甚至实施水下测量，均是为了实现高质量施工。尤其在地形测量中，其中对于水库建设区域的水文条件、地形特征进行测量，对于确保水库坝位、横断面等参数均符合建成后水库的实际使用要求具有重要意义。在无人机航摄技术的参与下，还可对采集的数据进行分类保存，避免出现数据重复或者交替问题，以免相关人员因无法精准把控数据，在错误利用数据情况下，出现误判状况。总而言之，无人机航摄能准确地采集数据，规避人力失误风险。而在绘图中，可借用摄像机以及无人机云平台等载体，绘制出更可靠的立体图，这种测量方式相比较更全面，并且可切实反馈水库现下建设场景。在其编号中，还可直接生成与图形对应的测绘扩展名，避免因数据包问题响立体图绘制效果。无人机航摄技术的应用，可真正实现立体图的一一对应。如在某无人机测绘图中，关于水库周边建筑物的建设性质、线路布设结构、桥梁搭设数量等信息，均可展现在立体图中，有利于更安全地建设水库[5]。

2.4 加密测量针对性调绘

调绘实则指的是根据全站仪测量信息，对水库建设区域周边信息进行汇总分析，判断水库建成后是否存在安全风险，又或是干扰周边建筑物正常功能。而无人机航摄技术可运用高精准度测绘数据，为调绘工作提供宝贵的参照标准。另外，由于部分水利工程中测量的数据属于机密信息，无人机在测量过程中还可对高程、地形等重要信息进行加密操作，促使测量数据可安全地保管在平台上，以免信息外泄，破坏水利工程的生态性，威胁我国水利施工安全。

以莽山水库为例，其坝高为97.6 m，库区面积为230 km2。该区域是湖南省防洪项目中的重要施工内容。在调绘阶段，因其测量点属于分散型，为了节省测量时间，增加调绘操作的可行性，专门运用无人机航摄技术，对200 km2的水利施工区域进行全面测量，而且还启用多次分项航拍计划，促使该项目在无人机辅助下有效获取到精准化测绘数据。这对于调绘工作而言，也能为其提供辅助力量，使其地形测量以及高程测量数据与水库实际信息相契合。