水電工程測繪中無人機低空攝影測量技術應用

譚君

（四川中水成勘院測繪工程有限責任公司 四川成都 610072）

水電工程測繪中無人機低空攝影測量技術應用

譚君

（四川中水成勘院測繪工程有限責任公司 四川成都 610072）

水電工程建設有著工期緊、路徑短的特征。為深入的了解水電工程，就需要對其進行拍攝，無人機航空攝影測量技術是近年來興起的一種新型測繪技術，將無人機航空攝影測量技術應用在水電工程測量中能夠減少對人力、物力、財力的浪費，也能夠保證拍攝圖像的客觀性、真實性以及準確性，與傳統的測量方式相比，無人機航空攝影測量技術有著全天時、全天候、低成本等優勢，能夠快捷的獲取到所需的圖像，有效的提升生產效率，降低工作人員的勞動強度，本文主要分析無人機航空攝影測量技術在水電工程測量中的應用。

無人機航空攝影測量技術；水電工程測量；應用

引言

在我國科技水平的發展之下，水電工程的建設水平也得到了迅速的提高，水電工程建設力度越來越大，除跨區域電網以及特高壓電網之外，大多數發電廠的規模都相對偏小，因此，其建設也有著工期緊、路徑短的特征。為深入的了解水電工程，就需要對其進行拍攝，如果采用傳統的拍攝手段，不僅拍攝成本高、風險大，手續也十分的繁雜，而采用無人機航空攝影測量技術就能夠很好的解決以上的問題。

1 無人機航空攝影測量技術介紹

無人機航空攝影測量系統包括兩個部分，即硬件系統以及軟件系統。其中，硬件系統分為機載系統和地面監控系統兩個模塊；軟件系統又包含航線設計、遠程監控、飛行控制、數據預處理、航攝檢查等5個主要的系統。該系統已經形成了一整套適時快速的工作機制，各個系統配合緊密，其中該系統的動力系統主要采用燃油系統或電動裝置。航空攝影測量系統是整個系統的重要組成部分，成為實現任務要求的技術指標并實現完整覆蓋的關鍵因素。無人機航空攝影測量系統融合了多種先進的技術類型，因而表現出了很多應用優勢。主要有體積小、重量輕、精度高、反應迅速、飛行條件低、操控系統穩定性強，無人機航攝不受航高限制，成像質量、精度高，無人飛機靈活性強，幾乎不存在受限區（除國家禁飛區外）等技術特點。同時相比傳統高分辨率衛星遙感數據一般會面臨兩個問題：①數據時效性差、周期長；②隨時拍攝可以得到最新的影像。無人機航拍則可以很好地解決這一難題，工作組可隨時出發，隨時拍攝。

2 水電工程測繪中無人機低空攝影測量技術的攝影流程

2.1 外業像控點布設

像片控制點測量采用區域網布設方案，在照片拍攝之前進行實地選點布控制標志和航拍后明顯地物點相片刺點的方法。在水利工程中，像控點基本上是分布在沿河道附近的公路邊，或者地勢空曠處，考慮的淹沒的情況，一般在地勢空曠的地方或者耕地集中處設置多一點像控點，對于田間工程等區域的點一般為平均分布。

2.2 航空攝影

在航線網布點的時候要注意，務必使航線首尾末端上下的控制點設置一條直線上，此直線通過主點而且和航線方向垂直，這樣可以保證上下點在同一立體相對位置內。通過攝影區域來設計航線，使測量區域有重疊（航向重疊度一般為60～70%），旁向的重疊度為30～50%。選擇無風、云霧少、大氣透明度好天氣進行攝影。

2.3 立體測圖

在VIRTUOZO平臺上進行內業數據采集，像對定向元素直接由加密成果導入測圖工作站，數據采集以成圖的模型為單位進行，每一幅圖存放一個文件，文件名與圖幅編號一致，擴展名為XYZ，然后經轉換程序直接轉成DWG數據。

2.4 數據采集

數據采集由內業作業人員根據航攝像片上的信息和參照可用的輔助材料，在MAPMATRIX軟件下，通過立體影像模型對地形要素進行判讀。要素實體以點、線、面以及注記方式進行圖形采集、分層存放。外業對室內判讀有誤、判讀過程中有疑問和無法判讀的地形要素進行補充調查。

2.5 調繪

采用綜合判讀調繪法，也就是先室內判讀調繪、后野外檢核、調查和定性，最后室內清繪整飾的方法。調繪的內容包括：居民地、獨立地物、道路及附屬設施、管線及垣柵、水系及附屬設施、植被等。

2.6 外業高程采集

無人機航測成圖平面精度可以滿足工程項目要求，但是高程精度較低，不能滿足要求，外業用RTKGPS、全站儀實測高程，考慮到測區部分區域植被覆蓋較為嚴重，在外業測繪過程中還應清除部分灌木等植被，加密測量部分高程點。

3 無人機航空攝影測量成果介紹

無人機航空攝影測量成果可以提供滿足用戶需要的4D（DLG、DEM、DOM、DRG）產品。①數字線劃地圖（DLG）是現有地形圖上基礎地理要素的矢量數據集，且保存要素間空間關系和相關的屬性信息。數據格式有DWG、DXF、E00、DGN，常用軟件有 GEOWAY、AUTOCAD、ARCINFO；②數字高程模型（DEM）是在高斯投影平面上規則格網點坐標（X，Y，Z）的數據集。數據格式有BIL、VIRTUOZO、TXT，常用軟件有VIRTUOZO、ARCINFO、GEOTIN；③數字正射影像圖（簡稱DOM）是利用數字高程模型對掃描處理的數字化的航空相片經逐象元糾正，再按影像鑲嵌，根據圖幅范圍裁剪生成的影像數據。數據格式有TIFF，GEOTIFF，常用軟件有VIRTUOZO、GEOWAY；④數字柵格地圖（DRG）是紙質地形圖的數字化產品。在內容、幾何精度和色彩上與地形圖保持一致的柵格文件。數據格式有壓縮索引TIFF，GEOTIFF，常用軟件有VIRTUOZO、GEOWAY。

無人機航空攝影測量面臨的問題及解決方案無人機航測技術已應用于飛劍潭水庫、梅湖景區、峽江水利樞紐等各種水利項目之中。在生產應用中，一線工作者深刻體會到了無人機航測技術的快速、輕便、高效等優點，同時也發現無人機航測成果平面精度較好而高程精度偏低的問題。水利項目高程精度要求高，常規的水庫工程建設中都是用全站儀或者RTKGPS測量地形圖，這些方法可以保證測量點平面和高程精度，但是要耗費大量的人力、物力和時間。為減少勞動成本，提高工作效率，保證測量點精度，應做到以下幾點：①提升無人機的性能，增加抗風能力；②盡量選在天氣能見度好，風力弱的時候航拍；③采用無人機航空攝影測量技術獲取平面位置，RTKGPS測量技術采集點高程，二者結合后生成數字化地形地類圖（DLG）。

4 項目應用實踐

4.1 工程概況

井山水庫位于撫河流域東鄉河南港支流黎圩水上游，地處江西省撫州市東鄉縣黎圩鎮內，壩址位于南港址區距黎圩鎮約5km，距東鄉縣縣城約25km，控制流域面積25.2km2，正常蓄水位83.00m（黃海高程，下同），總庫容2250×104m3，是一座灌溉、供水等綜合效益的中型水利樞紐工程。2.2外業測量2.2.1航攝航攝儀采用SONYA7R，焦距35mm，相幅大小為：7360×4192，像元分辨率為4.88μm。本次無人機航攝分兩個架次進行，由GPS領航數據計算相對飛行高度為724m，地面分辨率為0.09m，航攝面積約10km2。兩個架次飛行質量和影像良好，影像清晰度較高，且照片色彩均勻，飽和度良好，能夠表達真實的地物信息，可以滿足1：2000成圖要求。本次飛行航向重疊度為75%，旁向重疊度為50%。無人機航空攝影測量現場。

4.2 像控測量

像控點的布設應能夠有效控制成圖的范圍，測區的四周及中心位置必須布設控制點，根據測區的情況，每個測區布設控制點不少于20個，且都設置為平高點。此次像控點的布設及測量主要遵循以下原則：①像控點選在線狀地物的交叉點、明顯地物拐角頂點處、影像大于0.2mm點狀地物中心，交角良好。②像控點所在位置高程變化不大，像控點刺點目標的影像必須清晰、明顯。③滿足GPS觀測的要求：點位上便于安置接收設備和操作，對空視野開闊，周圍無大的水面無較大遮擋。④觀測后要拍攝照片遠、近景各一張，方便后續空三糾正工序準確量測。

5 無人機低空航攝測量在水電測繪領域中的運用前景

在我國的城市建設或者部分有關公共安全、應急的事件，包括了解自然災害的相關狀況，做好災害后期的處理工作等等，可以利用無人機低空航攝測繪技術處理。另一方面，在對地形、地貌勘測也需要使用到無人機低空航攝測繪技術。因此，這種測量技術會應用到各種領域、各種單位，對于掌握和推廣無人機低空航攝測繪技術是非常有必要的。特別是對水電工程的低空攝影，有著十分顯著的優勢。因此，促進我國的無人機低空航攝測繪技術是目前以及日后社會高科技技術發展的一個重要的突破口，只有提升測繪技術、提升遙感技術才能夠為我國提供更多更好建設。所以我國的無人機低空航攝測繪技術在未來依然有很大的發展前景的，同時也有很好的現實意義。

6 結束語

總而言之，將無人機航空攝影測量技術應用在水電工程測量中能夠減少對人力、物力、財力的浪費，也能夠保證拍攝圖像的客觀性、真實性以及準確性，與傳統的測量方式相比，無人機航空攝影測量技術有著全天時、全天候、低成本等優勢，能夠快捷的獲取到所需的圖像，有效的提升生產效率，降低工作人員的勞動強度。此外，采用該種方式進行拍攝也有著成本低廉、測量速度快的優勢，拍攝的圖像也可以應用在不同的領域之中，國內外的種種實踐均表明，無人機航空攝影測量技術是值得在水電工程中進行推廣與使用的。

[1]孫朝陽，鄭彥春，徐秀云.無人機航空攝影測量技術在風能開發勘測方面的應用[J].水電勘測設計，2015（05）.

[2]韓文軍，雷遠華，周學文.無人機航測技術及其在電網工程建設中的應用探討[J].水電勘測設計，2015（03）.

[3]孫朝陽，鄭彥春，徐秀云.無人機航空攝影測量技術在風能開發勘測方面的應用[J].水電勘測設計，2013（05）.

TM604

A

1004-7344（2016）25-0179-02

2016-8-20

譚 君（1971-），女，高級工程師，本科，主要從事測繪內業工作。