無人機航測技術在航道工程中的應用

張新亮

摘 要：現階段，隨著科技的進步和社會的發展，我國攝影測量技術得到了大幅提高。鑒于無人機輕型化、便捷化和智能化的特點，無人機航測在小區域和飛行困難地區高分辨率影像快速獲取以及小區域地形測量方面具有高效、直觀等顯著優勢。本文通過具體案例，論述了提高無人機航測精度的方法;并通過與傳統方法的對比，論述了無人機航測的高效性和測繪產品的多樣性。

關鍵詞：無人機航測技術;航道工程;應用

0 引言

隨著現代科學技術的不斷進步，在航道工程建設施工中各種新型技術有了更為廣泛的應用。無人機航測技術在航道工程當中的應用，能夠全方位的測量以及處理工程中的數據信息，工作人員需要明確無人機航測技術應用關鍵點，運用合理的應用方法，從而確保無人機航測技術能夠發揮最大效用。

1 精度提高的方法與影像匹配

1.1 提高數據采集精度的經驗性做法

無人機航測的精度取決于很多方面，其中原始照片的好壞將決定項目能達到的最好效果。在外業采集過程中，選擇較好的天氣、做好相機的調校尤為重要。

1.2 減小投影誤差增強航片幾何屬性

航攝相片為地面景物的中心投影構像，而地圖是地面景物的正射投影，當地面和相片均嚴格水平時，兩種投影結果是等效的;但地球表面起伏將引起像點位移，無人機平臺飛行過程中的波動會引起相片傾斜。因此，盡量選擇晴朗無風的天氣條件進行航拍，以增強相片的判讀性和保證飛行姿態的穩定性，從而提高相片坐標系下的像素點平面精度;在高差大于1/4相對航高的測區需分區進行航線設計，以減少由投影參考面變化造成的投影誤差。

1.3 像控布設優化提高平差精度

空中三角測量是基于地面像控點坐標，利用后方交會原理計算得到相片的內方位元素和外方位元素;再基于立體像對中的內外方位元素和像點坐標，利用前方交會原理計算得到對應的地面坐標。因此，平坦地區應均勻分布像控點，高差大的測區要加密像控點，這樣區域網約束平差后的坐標值更趨近于實際值，從而提高像點對應的地面坐標精度。

1.4 相片的重疊設置和選取

在滿足精度要求的前提下，盡量提高航飛高度和減少旁向重疊能很好地減少航片數、提高作業效率。根據影像分辨率要求設置航飛高度，天寶無人機航測系統100 m航高的地面分辨率為3 cm，相片航向、旁向重疊度設置為70%即可滿足后處理要求。在質量控制方面，應做好飛行前檢查以及飛行后數據覆蓋完整性檢查;數據后處理前應剔除多余的質量差的相片，以減少影像匹配的繁冗度和匹配時間;空三刺點應選取目標清晰的相片，避開單幅影像的邊緣，從而避免因航片畸變差而影響匹配的正確性。

2 人機航測技術在航道工程中的應用

2.1 無人機航測技術工作流程

首先需要針對測量區域進行全面的踏勘并且收集相關的資料數據，隨后便是設計航測技術以及設置航空攝像的各項工作內容，針對像片控制的具體測量工作中，通過全數字化空中三角基本算法，最后的步驟就是完成數據的采集以及檢驗檢測成果。

2.2 校驗數碼相機

數字相機存在的誤差問題主要包括了光學誤差與機械誤差，或者是電學誤差。其中機械誤差與電學誤差屬于數字相機所特有的誤差類型，與傳統光學相機之間存在一定的不同之處。考慮到數字相機具備的特征，需要采取分步驟的方式完成數碼相機的整體檢校。第一，通過三維DLT的有效變換，采取直接線性的相應變換系數以及像點坐標的畸變相應改正系數來進行交替迭代的有效計算，從而分步求解出內外方位的各個元素。第二，在空間直線的在像平面基礎上的影像屬于直線的基本原理，利用相同的方式計算畸變參數的具體初值，構建糾正隨機性畸變差的基本糾正格網，便能夠完成數碼相機的校驗。

2.3 規劃飛行航線

航線規劃屬于采集遙感信息之間的重要準備工作，為航空攝影提供重要的技術指導，應當充分地考慮到作業的范圍與地形特點，還有精度要求與相機參數等各個因素，不僅需要確保質量，還應當保證設計的最優化。在規劃飛行航線的時候，需要重點檢查的內容主要包括了航線走向的整體合理性，是否存在主點落水等各種問題。檢查區域覆蓋的完整性與區域劃分的合理性，分區的地形高差等時候處于攝影航高的六分之一內。檢查攝影基面的合理性以及航高的科學性，檢查地面的實際分辨率與像片的相應重疊度等是否達到了相關的要求。完成了整條飛行航線的規劃之后，便需要針對攝區內地面的最低分辨率以及像片的最小重疊度等進行重點的檢查。在攝影航高處于一定狀態下，同時航線中各個參數維持不變的時候，地面的最低分辨率普遍是在攝影區域當中的最低位置，而像片最小重疊度則一般出現在攝影區域內部的最高位置，為了能夠確保成圖的整體精度，應當嚴格的控制地面最低位置的分辨率以及地面最高位置的像片重疊度。

2.4 設置外業像片的控制點

首先是布設像控點，無人機的整個航片存在較大的重疊并且基線相對短，一般情況下，重疊范圍都是不規則的，所以，當布設需要的外業各個控制點的時候，需要充分地考慮到航片內部的具體情況。就目前低空性無人機相關數據生產的經驗而言，根據用圖單位的具體成圖要求，從而提出外業像控點的整體布設方案，GCP屬于地面平高的實際控制點。其次，針對像控點進行測量。當針對像控點進行測量的時候，應當先進行測區當中所收集到的全部已知的各個控制點的整體聯測，校驗控制點的實際情況。為了能夠達到后期對像控測量的需要，針對已知點進行連測時需要加密相應制點。通過GPS的靜態定位方式完成聯測，運用邊連布網形式。計算出最弱點的實際點位誤差與最弱邊的實際相對誤差，檢查器是否符合相關像控測量的基本要求。

3 結語

航道測量屬于重要的民生工程，利用無人機航測技術來完成航道的測量，能夠最大程度上的提升測量工作的效率，特別是在大范圍或者測量人員沒有辦法無法到達的特殊區域的相應測量工作中，工作效率超出了傳統的測量工作效率，同時無人機航測技術成本低、具備較高靈活性，因此具備極高的應用價值與空間。無人機由于其自身特點，在內河航道巡航領域應用具有多方面的優勢，其系統由動力系統、控制系統以及通信系統等組成，可完成內河航道等周邊環境復雜的地域執行巡航任務。

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