无人机航测技术在水利工程测量的应用

摘要：随着我国无人机技术的不断成熟，其应用范围不断扩大，在此背景下发展出以无人机为飞行平台的航测技术。由于这种新型航测技术具有操作简单和测量精度高的特点，同时其还能够实时反馈被测区域的地理空间数据，并可以适应复杂地形条件下的测量要求，因此无人机航测技术在水利工程测量工作中得到了越来越广泛的应用。测量人员要充分了解无人机航测技术特点，合理确定航测方案，准确把握航测技术要点，确保航测数据全面准确。

关键词：无人机；航测技术；水利工程测量；技术应用

在传统的水利工程测量工作中所采用的主要是人工测量以及遥感测量等传统测量技术，虽然能够为水利工程的规划设计以及施工管理等提供相关的数据信息，不过在测量效率、测量成本以及测量精度等方面还存在不同程度的问题。而近年来我国在无人机技术领域取得了长足的进步，无人机技术的应用范围也不断扩大，其中以无人机为平台搭载测量设备的新型航测技术在水利工程测量工作中的应用极大地降低了航摄测量的技术难度和测量成本，同时有效地提高了技术的适应性和测量质量精度。因此测量人员应加强对无人机航测技术的研究，准确把握其技术特点，并要结合水利工程测量的实际情况充分发挥无人机航测技术优势，提高测量的质量和效率，为水利工程建设提供更加全面准确的参考依据。

1在水利工程测量中应用无人机航测技术的优势分析

（1）无人机航测技术应用具有较高的灵活性。由于无人机平台的自重较轻且体积也相对较小，且能够通过搭载摄影测量设备按照预定参数或者在人工操控下完成对指定目标区域航摄测量任务。其可以灵活地从不同角度对被测目标进行反复测量，从而可以获取更加全面清晰的影像数据，因此在水利工程测量中具有较为明显的优势[1]。（2）无人机航测技术应用具有较好的适应性。无人机航测技术能够广泛适应多种地形条件下的水利工程测量要求，而且对起降场地条件的要求不高，降低了水利工程外业测量的难度，提高了测量的安全性。（3）无人机航测技术应用具有较高的实时性。无人机航测技术可以在飞行过程中实时向地面站传输测量数据和影像信息。其测量数据具有很强的时效性，使水利工程的规划设计以及施工管理能够获得动态的数据信息。

2水利工程测量工作中无人机航测技术的应用要点分析

2.1应用无人机航测技术进行水利工程测量的基本流程分分析。在应用无人机航测技术进行水利工程测量时，测量人员应首先结合待测目标区域的初步勘查情况以及所搜集的资料信息来合理设计无人机的飞行航线。同时完成控制点的布设，然后可以进行正式的飞行作业，完成相关影像数据的采集、存储和传输。最后要通过内业处理对影像数据进行分析，并完成相关的数据产品制作以及绘图工作。2.2像控点布设要点。在应用无人机航测技术进行水利工程测量时，应首先初步了解水利工程项目所在区域的基本情况，并应全面收集目标区域的地质水文数据等，以确保航线设计以及像控点布设科学合理。测量人员应在待测目标区域内确定若干重点测量点位作为像控点位置，然后按照无人机航摄测量要求以及一定的规则连接像控点[2]。在测量定位像控点时可以水利工程测量的实际情况采用空三测量、导线测量以及GPS测量等技术方法，以保证像控点定位的精度。2.3无人机航线规划要点。在设计无人机的飞行航线时，测量人员应严格按照无人机航测技术规范。并结合水利工程测量的成图精度要求、无人机的自身质量性能指标以及其所搭载的航摄测量设备的技术参数等，科学确定无人机的航高、航向、转弯半径以及拍摄角度度等航摄测量参数，以目前在无人机航测中比较常用的定焦A7RII单反相机为例，当成图比例要求达到1：1200时，应将无人机的飞行高度设定在300~350m。同时应合理控制无人机航向以及旁向之间的重叠度，以确保数据采集的全面性。同时在水利工程测量中可以将航向重叠度控制在50%左右，以满足水利工程测量对数据完整性的要求。此外，在设计无人机航线时，还应综合考虑水利工程测量在分区高差、地面分辨率等方面的要求，并要在保证飞行安全的基础上尽量避免飞行路线的重复。2.4无人机航测设备的选择。在应用无人机航测技术进行水利工程测量时，测量人员应根据具体的航测任务来选择相应的无人机类型型号，以确保无人机的适飞条件、飞行性能以续航实践等能够满足航测计划的要求。同时，由于无人机的飞行控制以及拍摄测量主要是按照航测系统中预设参数来执行操作，因此要做好各项飞行参数的设置工作，并要结合水利工程项目对测量影像信息的具体精度等，选择无人机上搭载的摄像设备的型号，以确保其所采集的影像信息的分辨率能够达到水利工程测量的清晰度要求。此外，还应合理选择无人机航测的气候条件，一般应在无风或少风的晴朗天气条件下应用无人机航测技术对水利工程进行测量，以保证飞行安全，并可以提高测量的精度。2.5立体测图要点。在对水利工程项目进行立体测图时，测量人员可以利用Virtuo平台统一导入所采集的所有航测数据和影像信息，以便向测图工作站直接导入加密后的像对定向元素。在数据存储宏应按照成图模型单位，每个单元文件中存一幅图，并要确保图幅和文件名称编号均相同，然后利用转换软件进行数据格式转换。2.6水利工程高程数据外业调绘要点。为了保证水利工程测图的准确性，还需要结合外业调绘来采集相关的高程数据。需要调绘水工建筑测区范围内的溢流坝坝顶、淤地坝高程、淋水坡脚高程、抽水泵站位置和管径等。此外还应通过实地调绘方式来准确掌握水工建筑测区范围内各种构筑物的权属信息、村庄名称、相关的道路桥梁信息以及电力通信等各种地物信息。在调绘过程中可以综合应用RTK等测量技术来对相关设施进行测量。2.7内业数据处理要点。在对无人机航测数据进行内业处理时，首先要对影像进行纠偏。主要是由于受拍摄器材自身性能的限制，在镜头边缘位置会存在较为明显的畸变现象。因此应结合相机型号以及检校数据利用专业处理软件来完成影像数据的格式转换以及纠偏处理，还要对航测数据进行空三加密处理。目前在空三加密中可以应用的软件比较多，不同其处理流程基本抑制，均应在新建工程后将数据导入，并自动生成航带，对影像进行处理分析。在完成同名点的提取以及刺点测量后还要进行平差解算以及精度评价，为数据模型的构建奠定良好的基础[3]。在对数据进行结算时，测量人员应在新建项目后加入控制点，然后进行数据处理，最后到处处理完成的数据。在解算时可以先向DATmaxtrix软件中导入航测数据，并建立三维坐标体系，以便航测数据能够与POS数据相互匹配。之后可以利用计算机来自动完成数据的计算和优化匹配。测量人员可以加固布局数据以及相关的文件信息导入到控制点编辑器内，以便对空中区域进行标记。在处理数据时可以采用局部处理对象控点位置进行调整，以确保其精度能够达到测量要求，在完成数据处理后还应对其精度进行检查。2.8评估测量数据精度要点。在完成数据的处理后，测量人员还应按照水利工程测量的具体要求对其精度进行检查评估。在精度评估中可以采用模型精度评估以及成果精度评估这两种方法。在采用成果精度评估方式时，主要通过人工抽检来对未达到的成图精度要求的数据进行筛选剔除。而在采用模型精度评估方式时，则主要是利用空三模型对内业数据以及实测数据进行对比分析，以检查二者是否抑制。当在检查中发现实测数据与内业数据之间有误差存在时，则应判断误差值是否超过了水利工程测量允许的范围。通常当模型精度误差超过0.5m时，应将该数据剔除。

3应用无人机航测技术进行水利工程测量的注意事项

3.1合理处理数据传输误差。在应用无人机航测技术进行水利工程测量时，由于受无人机载重量、续航时间等客观因素的限制，通常在无人机上的数据传输模块相对简单，因此限制通信传输的效果，有可能导致数据在传输过程中出现误差，造成影像信息发生畸变。因此在实际应用中应根据水利工程测量的精度要求以及现有的技术和经济条件采用精度较高、体积较小的新型通信设备，以确保影像数据的传输精度。同时也可以将无人机的内置存储容量适当增加，可以在飞行过程中暂时加固影像数据信息存储在内存模块中，在结束飞行后再到处影像数据，无须对影像数据进行压缩，也能够达到提高影像数据精度的目的。3.2合理选择无人机飞行条件。在应用无人机航测技术进行水利工程测量时，由于测量用无人机平台的体量相对较小。因此一旦飞行过程中有较大风力时，会对无人机飞行航线以及拍摄角度等产生较大的影响，会导致无人机航测影响分辨率下降，无法达到水利工程测量的要求。因此在施测时应加强对气候条件的检测，尽量减少气候环境对无人机航测作业的干扰。同时还应在智能导航的基础上结合人工操作，以便及时对无人机的飞控参数进行调整，以保证高清影像数据的获取。此外，还应积极应用GPS定位以及POS系统，以提高空三测量的精度。

4结语

由于水利工程项目所处环境往往地形条件比较复杂，采用传统的人工实地测量以及遥感技术等，难以满足水利工程对于测量数据在全面性以及测量精度方面的要求，而无人机航测技术在水利工程测量中的应用可以为水利工程工程项目的规划设计、施工建设以及运行管理提供更加准确全面的数据信息。因此要进一步扩大无人经济航测技术在水利工程测量中的应用范围，推动我国水利工程建设以及工程测量技术的现代化发展。

参考文献

[1]程新环.无人机航测技术在水利工程测量中的应用探讨[J].建筑工程技术与设计，2019（15）：323.

[2]谭凯婷.无人机航测技术在水利工程测量中的应用[J].黑龙江水利科技，2018，46（7）：185-186，204.

[3]卡米力江•阿布力米提.无人机航空摄影测量技术在水利工程测量中的运用[J].河北水利，2020（2）：44-45.

作者:胡志权 单位:重庆市水利电力建筑勘测设计研究院