分析天狼星無人機航測技術在河湖劃界中的應用

戚國香，孔德博，蔣志強

（江蘇省工程勘測研究院有限責任公司，江蘇 揚州225000）

1 引言

河湖工程范圍劃界能夠為建設水生態文明和實現現代化水利工程建設提供一定的保障。由于我國河湖占地面積較大且數量較多，國家投入了大量的資金用于劃分河湖界限，在此背景下，使我國河湖劃界測繪體系面臨著全新的挑戰和機遇，需要在現有的數據測量技術的基礎上研發并應用全新的測繪技術。因此，本文對天狼星無人機航測技術在河湖劃界中的應用展開系統的研究和分析，希望能夠結合實際研究出高效率、高質量的測量技術優化措施。

2 河湖劃界勘測業務的相關闡述

2.1 河湖劃界勘測基本要求

河湖劃界勘測業務涉及的范圍較廣，需要確定其實際管理范圍，并在測定的位置埋設界樁，起到明確邊界的作用。其中，河道管理范圍是指位于兩岸提防間的水域、行洪區、沙洲等；湖泊管理范圍是指湖堤、護堤地。根據河湖劃界工作要求和準則，其主要工作內容包括：（1）進行河湖、水利工程管理范圍內比例尺的收集和整理以及0.3m 精度的正攝影像航拍圖；（2）以地形圖為底圖，借助高精度正攝像圖進行管理范圍圍線的設置，并在指定的位置預設布界址點；（3）河湖岸線及斷面測量；（4）進行界樁布設位置的現場確立和埋設。

2.2 河湖劃界勘測工作的挑戰點

河湖劃界勘測是一項新興業務，各個企業在該領域都處于不斷摸索的狀態，目前，無法找到較多的具有借鑒性的案例，在很大程度上增大了該數據勘測工作的難度，因此，需要結合實際情況有針對性地提出相關建設方案。

3 天狼星無人機航測技術的相關闡述

天狼星無人機是拓普康的內置RTK 實時差分型無人機，在配套軟件的共同作用下最大程度上確保了該航空測圖系統的精準度，相比于傳統的航測技術，天狼星無人機航測技術所采用的工作模式比較簡單，能夠解決工程測量體系中大比例尺測圖領域所存在的問題。該系統需要的基本配置包括：無人機系統、發射電臺、地面監控站等；影像處理系統包括：影像數據的檢查、拼接、優化等。天狼星無人機的特點為：（1）高精度。該機型內部設置有RTK，能夠與地面基站組成一套高性能的定位系統，此外，在無人機飛行姿態穩定系統和慣導系統的作用下，可以確保其數據的精度。（2）完全免像控。傳統的航測技術在進行數據測繪時，需要建立在大規模地面像控點布設基礎上，這就增加了實際工作量和資金，尤其是在對一些地勢極為崎嶇的區域進行航測時，無法進行像控點的布設，也就無法保證數據的精準度。但是，運用天狼星無人機便可以避免上訴問題，在不布設像控點的情況下進行數據的測量，并且確保其精準度。（3）飛行姿態控制系統靈敏度高。常規的無人機所具備的飛行模式極為單一，天狼星無人機能夠在常規的飛行模式基礎上設定適應度較高的飛行計劃，能夠在線路工程勘測項目中展現出絕對優勢，最大程度上減少了資源浪費[1]。

4 天狼星無人機航測工程實施

4.1 工程概況

某項目需要對指定區域的20 條河道和3 座水庫進行劃界測量，河道累計長度約為200km，實際占地面積900km2。所航測的區域其地形地貌類屬黃泛沖積平原區，地勢較為平坦，地形西南高東北低，地面高程為37.28～33.20m。該項目的測繪內容有：1∶2000 比例尺的測繪、測繪范圍的確立、保護范圍線的確立等；測繪重點：岸線、道路、堤壩、排水閘等。

4.2 實施方法

在對河湖界限進行有效劃分時，工作任務較重，需要對較廣區域且不同走向的河流進行航測。因此，應用狼星無人機航測技術時，要根據項目的實際情況和要求進行施工方案的制定，并確保其工作思路清晰、有序。以該工程為例，首先，需要通過該技術進行高分辨率影像和數字高程模型的獲取，為外業調查和圖上定線提供參考依據；其次，在EPS 虛擬攝影測量系統的作用下，采集并編輯大比例尺地形圖，并在三維立體環境下進行界樁、保護范圍線、公告牌圖以及管理范圍線的圖上定線操作；最后，根據實際外業調查情況進行界樁的埋設并完善后續工作。具體步驟如圖1 所示。

圖1 天狼星無人機航測內外業流程

4.3 采用天狼星無人機航測優勢

根據省級河湖劃界方案工作指南要求，河湖劃界工作底圖的生成是需要建立在一定分辨率衛星或航拍影像基礎上。由于該工程項目所航測的河道寬度小于300m，可將實際無人機航測影像分辨率提高，在該技術的實施下，很大程度上提高了影像清晰度和平面精度，確保了內業岸線的實際采集質量。此外，采用天狼星無人機航測技術，還能最大程度地提高DEM高程數據的精度。該項目共進行了40 次飛行，拍攝影像數量為1 8000 張；大比例尺地形圖立測采集、界樁以及保護范圍線的布設都順利進行，且內業、外業工作環節互不干擾，真正意義上提高了天狼星無人機航測效率和質量[2]。

4.4 精度檢測

為進一步有效地提高航測數據的精準度，需要對整個路線進行抽樣檢測。其檢測點密度為：每1km 設置一個檢測點，且檢測點的具體位置要根據實際情況有針對性地進行確立，如河湖岸線、色差顯著的特征物角點處等[3]。此外，高程點應選擇在地勢較為開闊的地方。最后，將所檢測出來的點與相關數據進行對比，如誤差在指定范圍內便為有效，實際可參考表1。

表1 DOM平面坐標中誤差檢測

5 結語

綜上所述，河湖流域在我國所占的總面積較大，對其界限進行全面的劃分能夠確保各項環保工作的順利開展。本文主要對天狼星無人機航測技術在河湖劃界中的應用展開了系統的研究，詳細地介紹了河湖劃界勘測的相關業務，分析了天狼星無人機航測技術，以實際工程案例，從多個方面研究了天狼星無人機航測技術在河湖劃界中的應用特征，希望能為相關課題研究提供一定的參考。