無人機航測技術在水利工程測量中的應用

任新春

摘要：隨著社會的進步，我國人口的增長，用電量逐漸增加，電力資源日趨緊張，人們對水利工程的需求不斷增加。國家正在大力建設水利工程，以滿足人們對水利工程的需求。在水利工程的建設中，測繪是較為重要的工序。由于我國水利工程所涉及的建造面積較大，測繪工作難度較大，因此施工人員在測繪過程中往往會使用無人機，提高水利工程測繪的準確性，進而為水利工程的設計工作奠定基礎。

關鍵詞：無人機航測技術;水利工程測量;應用

引言

在傳統的水利工程測量工作中所采用的主要是人工測量以及遙感測量等傳統測量技術，雖然能夠為水利工程的規劃設計以及施工管理等提供相關的數據信息，不過在測量效率、測量成本以及測量精度等方面還存在不同程度的問題。而近年來我國在無人機技術領域取得了長足的進步，無人機技術的應用范圍也不斷擴大，其中以無人機為平臺搭載測量設備的新型航測技術在水利工程測量工作中的應用極大地降低了航攝測量的技術難度和測量成本，同時有效地提高了技術的適應性和測量質量精度。因此測量人員應加強對無人機航測技術的研究，準確把握其技術特點，并要結合水利工程測量的實際情況充分發揮無人機航測技術優勢，提高測量的質量和效率，為水利工程建設提供更加全面準確的參考依據。

1無人機航空攝影測量的技術優勢

一是操作靈活，測量方便。無人機體積小、重量輕，可以搭載微型高清攝像機，人為操控對特定的目標區域進行測量，操作十分靈活方便。在飛行模式上，可以垂直升降，不需要專門場地，或是彈射架等輔助設備。根據無人機實時反饋的航測影像，如果技術人員對航測結果不滿意，還可以操作無人機對局部區域進行多角度反復航測，直到獲取滿意影像資料或數據信息為止。另外，由于無人機小巧輕便，能耗較低，續航能力較強，目前一些主流無人機，續航能力通常在30min以上。二是環境適應能力強。很多水利工程位于山區等環境復雜地帶，或是地形比較復雜、危險，人工測量可能會面臨較多安全隱患。而無人機航測則具有較強的適應能力，根據地面站系統提前規劃好飛行線路，以躲避高大樹木或建筑物，安全完成航測任務。三是數據精確，反饋速度快。在水利工程測量中，對數據結果和影像資料的精確度有較高要求，無人機搭載的高清數碼相機，可以獲取1：2500～1：1000之間的大比例、高精度影像資料，完全能夠滿足一般水利工程的建設、管理需要。另外，短距離無人機航測，還可以在攝影測量的同時，及時將測量數據、影像資料，通過無線通訊模塊反饋給地面站，地面站接收信號后，利用計算機進行處理，幾乎是同步導出結果，為技術人員了解水利工程所在地區的地質信息提供了參考。

2無人機航測技術在水利工程測量中的應用

2.1無人機航測的外業流程

無人機航測的外業流程主要是對工程進行控點布設，然后進行航線規劃，最后進行航測作業。首先在對工程進行空點布設時，因甲工程所處的地勢比較復雜，利用傳統的測量技術對工程進行測量會產生一定的誤差，因此采取無人機航測技術，利用1：2000的比例尺對工程進行測量，利用先進的科學技術，對工程進行控點布設，每隔300m布設一個控制點，根據工程的具體情況決定控制點的數量。其次，進行航線規劃，根據工程的具體情況、無人機的飛行高度和相關數據對無人機航測的路線進行合理的規劃，在航測過程中，還需要注意無人機飛行的速度、畫面的清晰度、飛行的高度和每個片區的高差等等，因為甲工程的整個線路里程比較長，因此在設置飛行高度300m，將預定航線規劃好并導入無人機飛控系統，并且保證在寬闊凈空良好的地區進行操作，提高無人機航測過程中的安全性和準確性。最后，根據設計好的航測路線進行航測作業，獲取相關的工程數據信息。

2.2無人機的定點測量

無人機的定點測量，就是對整個測量工程進行合理的規劃，把整個工程，按照不同要求分成幾個大塊，然后進行航線的合理規劃，最后才能進行無人機的測量工作。首先，要按照地理要求，把整個工程進行合理的區分，主要分為低空作業，高空作業等幾個方面，同時為了確保測量結果的準確性，還要對不同地點進行定點測量，每隔幾百米設置一個檢測點。尤其是對于山谷，盆地等特殊地形的定點更是要要求嚴格。在以前如果運用傳統的航拍技術對數據進行測量，一定會使測量結果出現不同幅度的偏差。然而無人機技術的應用，使整個測量工作都得到了巨大的提升，無論是畫面清晰度，無人機飛行速度，還定點測量的專業性，飛行航線的合理規劃，都做出了合理規劃。

2.3全數字空中三角測量

全數字空中三角測量使用國外的數據系統對我國的水利工程進行測繪，使水利工程測繪人員在進行繪制地圖時可以擁有堅實的數據基礎。這種全數字空中三角測量不需要測繪人員對無人機進行過多的干預，無人機就可以對水利工程的分區進行拍攝、測量，進而使無人機快速的傳回水利工程地勢中的各種信息與數據，使得水利工程測繪人員在進行地勢測繪時可以使用精確的數據來對地勢的模型進行繪制，進而對后期的水利工程的設計打下堅實的基礎。在回測人員使用全數字空中三角系統進行測繪時還可以對山體的紋理進行描繪，進而提高地勢圖繪制的精確性。

2.4數據準備

在無人機外業航攝完成后，就需要對無人機航攝的結果進行處理。無人機在飛行結束后，需要及時導出記載內存卡中飛行記錄數據文件，其中尤為重要的文件就是位置與姿態系統信息。該信息中包含了航拍照片拍攝時刻的位置、旁向傾角、航向傾角等信息，這些信息對于水利工程勘測工作的開展最為重要。在諸多信息導出之后進行比對，并建立起航帶影響縮略圖，進行航帶整理，通過人工判斷是否正確，如果存在問題或漏洞需要重新進行航帶整理，一直到航帶排列確認無誤為止，才能將數據進行儲存備用。同時還要準備相機的檢校參數，將相機檢校參數錄入數據處理軟件，自動對影像進行略變差改正。另外，確定像控點的平面控制系統為獨立坐標系，高程控制網則需要嚴格以國家高程基準為標準。數據整理要包含有位置標記的像控點影像。

2.5無人機航測設備的選擇

在應用無人機航測技術進行水利工程測量時，測量人員應根據具體的航測任務來選擇相應的無人機類型型號，以確保無人機的適飛條件、飛行性能以續航實踐等能夠滿足航測計劃的要求。同時，由于無人機的飛行控制以及拍攝測量主要是按照航測系統中預設參數來執行操作，因此要做好各項飛行參數的設置工作，并要結合水利工程項目對測量影像信息的具體精度等，選擇無人機上搭載的攝像設備的型號，以確保其所采集的影像信息的分辨率能夠達到水利工程測量的清晰度要求。此外，還應合理選擇無人機航測的氣候條件，一般應在無風或少風的晴朗天氣條件下應用無人機航測技術對水利工程進行測量，以保證飛行安全，并可以提高測量的精度。

結語

在水利工程建設、管理中，地形地質測量十分重要，通過及時提供精準的測量信息，可以為各項工作開展提供參考與支持。隨著無人機技術的成熟，無人機航空攝影測量在這一領域將得到廣泛應用。水利技術人員要熟練掌握無人機航測的操作要點和應用流程，采取措施減小測量誤差，提高測量數據的參考價值，支持水利建設、管理工作。

參考文獻

[1]任彤.基于三維激光掃描、無人機航測的三維地形測繪技術融合研究[A].中國水利學會.中國水利學會2019學術年會論文集（下冊）[C].中國水利學會，2019：14.

[2]劉昌軍，郭良，岳沖.無人機航測技術在山洪災害調查評價中的應用[J].中國防汛抗旱，2019，24（S1）：31-35.

[3]袁三明，袁崇政，朱蘭艷.高原山區天狼星無人機航測精度分析[J].電子測量技術，2019，42（8）：88-92.

[4]尹瑱.無人機航測系統在礦山地形測量中的應用探究[J].世界有色金屬，2019（11）：12+14.

[5]夏繼帥，魏立鵬.大型水利工程中無人機航測的應用[J].居舍，2018（03）：186.