基于无人机技术的河道划界及精度分析

2024-03-08吴海波

地下水 2024年1期

吴海波

(安徽省地质矿产勘查局325地质队,安徽淮北 235000)

0 引言

在测绘工程中,由于专业相机价格昂贵,实际工程中常采用普通相机对其进行替代,但由于普通相机存在光学畸变现象,会影响测绘的拍摄精度,为提高无人机测绘的准确性,需对其测量误差进行分析,近年来,许多专家学者针对无人机摄影技术及其勘探误差开展相关研究。

王晶等人[1]采用无人机摄影技术,对某地区进行摄影测量,并分析不同因素对其测量精度的影响,结果表明,采用PPK技术对无人机拍摄数据进行处理后,可有效提高其摄影测量精度。宋倩等人[2]以某地区为研究对象,采用无人机对该地区进行勘探,并建立其三维模型,分析该技术的测量误差,结果表明,采用无人机勘测的误差小于规范所规定的的限值,其可行性较高。侯树宏等人[3]以某边坡为研究对象,提出无人机摄影测量方法,对该边坡进行测绘,并分析测绘地形对其测绘精度的影响,结果表明,坡度与分辨率会显著影响其勘测精度,且与其勘测精度呈线性相关关系。张波等人[4]以某山区为研究对象,基于无人机摄影测量技术,对该地区进行勘探,并对该技术的精度进行评估,结果表明,无人机摄影测量的精度主要受图像校正影响,当测量区域为底起伏区时,其测量准确性较高。王成等人[5]以某露天矿山为研究地下,采用无人机倾斜摄影技术,建立其三维模型,并分析该技术的准确性,结果表明,该技术的成本低、效率高,且精度可达到规范限值,该方案的可行性良好。

本研究以某河道为研究对象,采用无人机航摄技术,提出无人机低空摄影测量系统,对其进行河道划界,并分析其勘测精度,进行畸变差检校,以提高其测绘的准确性。

1 无人机低空摄影测量系统

本研究采用无人机摄影对河道进行划分,并分析其测绘精度,在拍摄前,对相机进行畸变差检校,拍摄结束后,对其进行畸变差处理,以提高其测绘的准确性,测绘所采用的的相机检校结果如表1所示。采用SIFT算子和Harris算子结合进行影像匹配,首先提取SIFT特征点、Harris点,对其进行相对定向,得出内集点A、B,删除重复点,并合并内集点A、B,得出内集点C,删除内集点C中的错误匹配点,得出内集点D,然后构件同名三角形,或许新角点,通过相对定向得到内集点E,合并内集点D、E后,判断点数是否满足要求,如满足要求,即匹配结束,如图1所示。本研究采用PIX4D对无人机得到的航拍数据进行处理,首先导入无人机的航拍照片、控制点文件,加载POS数据,然后设置工程相关参数,进行空三加密处理,最后生成数字高程模型(DEM)、正射影像图(DOM),进行成果输出。在得出DOM模型后,计算出设计洪水位线数据,最后在ArcGis软件中完成河道划界。

图1 Harris算子和SIFT特征的影像匹配流程图

表1 相机检校结果

为分析无人机低空摄影测量系统的测绘精度,需建立其精度分析指标,根据《低空数字航空摄影测量内业规范》[6]得出高程模型精度指标如表2所示、平面位置精度中误差指标如表3所示、高程精度中误差指标如表4所示。

表2 高程模型精度指标

表3 平面位置精度中误差指标

表4 高程精度中误差指标

2 工程概况

本研究以某河道为研究对象,该河道属于长江的一级支流,全长1 345 km,流域面积为16万 km2,流域地形呈锅形,四周为丘陵山区,占80%;中间腹部为低洼圩区和河湖水面,占20%。地势从南向北倾斜,上游坡度和扇面大,中下游坡度缓,共有大小十六条支河汇入,是一个典型的一干多支树状型河道,该流域大多为山丘河道,具有源短、坡陡、流急、汇流快的特点。本研究采用无人机航摄技术应用于该河道,对其进行河道划界,该无人机的相关技术指标如表5所示。