水利工程測量中無人機航空攝影測量技術運用分析

王小力

(阜陽市測繪院有限責任公司，安徽 阜陽 236000)

0 引 言

在水利工程建設階段，常需要測量高程、地形圖以及平面圖，進而借助測量數據完善水利工程施工規劃。無人機航空攝影測量技術，與傳統水利測量技術相比，優勢顯著，能夠為水利工程事業的發展帶來新指引。對此，應充分運用此項測量技術的力量，聯合水利測量特征，確保水利工程擁有良好前景。

1 無人機航空攝影測量技術的運用價值

無人機航空攝影測量技術可擺脫人力束縛，其實用價值體現在以下三個方面。

1.1 便捷性

無人機被作為測量工具時，由于自重輕，能夠在其上安裝高清攝像機，針對測量范圍進行自由操作，從而確保水利工程建設區域能夠得到更高效的測量服務。同時，它還不需要投入過多的人力，至少能夠保持半小時的航行時間，可以穩步提高測量表工作效率[1]。

1.2 適應性

水利工程的建設場地多集中在陡峭偏僻山區，而無人機測量方式即使遇到復雜地形也能開展測量工作，不易受場地限制，適應性優良。同時，還能夠按照測量要求，隨時調整測量位置與測量方向，使其安全避開障礙物。

1.3 靈敏度

水利工程測量中可借助無人機獲取1∶1 000甚至1∶2 500測量比例數據。無人機測量的響應速度也更高，可實時獲取測量數據，經由無線通信技術，可更快速、更精準掌握測量數據[2]。

2 水利工程測量中無人機航空攝影測量技術的運用措施

2.1 精準布設水庫像控點

在傳統水利測量中，常采用相片像控方式獲取測量數據，然而此種方法不但不利于節約成本，而且還會因航帶大小不均，導致測量工作無法準確獲取像控信息。將無人機航空攝影測量技術用于外業像控點布設環節，有重點地開展測量工作，其中對于像控點進行精準布置，可促使像控點之間保持緊密關聯，避免出現重復測量問題，以免浪費測量資源。

應用無人機航空攝影測量技術，可通過事先預定測量路線，維護測量質量。例如在選定無人機后，可借助調整飛行高程、彎曲度、測量角度等參數，促使像控點布設更精確，進而提高測量準確度[3]。

在實踐測量中，還需注重以下三項問題，以增加無人機航攝精準度。

(1)關于像控點布置，多以水庫區域無明顯遮擋物體部位為主。若水庫建設規模龐大，此時還應以“Z路線”作為航攝軌跡。

(2)無人機在像控點布設中，還需要優選固定點，對于隨時變換的區域，不宜選作像控點。

(3)無人機航攝應加強對像控點密度的合理控制。若水庫所在地的地形復雜，可在原定像控點數量之上增加20%。另外，還可參照無人機航攝技術中攝像機的分辨率確定密度。如分辨率為1.5 cm，可每隔100 m設置1個像控點；如分辨率為2 cm，則每隔200 m布設1個像控點。只有搭配科學的布設方案，才能發揮出無人機航攝技術真正效用。

2.2 全方位實施工程測量

應用無人機航空攝影測量技術，還可以借助無人機的飛行功能擴大工程測量范圍。不同水利項目中，常因工程規模差異導致工程測量工作量不等。而無人機航攝技術的應用，剛好可以滿足不同規模的水利測量需求。不但能夠更全面地獲取地形數據，而且對于水庫整體效果圖以及地質特征，均可提供高精準度測量數據，繼而增加施工規劃的可靠性。例如在某項工程中，可通過50%重疊度參數，掌握地質地形信息。采集數據后還可去除地形交叉部位，便于逐項獲取水利測量完整數據，經由如圖1所示拍攝影像，可提出可行性水利設計規劃。與以往在測量區域架設全站儀相比，它的可涉及范圍更加廣泛。所以，它的運用還可體現在全方位測量工作上[4]。測量人員若在無人機上搭設EV7520A專用攝像機，可達到30倍變焦，而且具備夜間拍攝功能，可實現不同連接口的自由切換，進而在攝像機高性能的輔助下，保證水利工程測量工作能夠擁有更全面的測量范圍，避免因部分細節處測量不當，造成水利施工遇到安全隱患。測量人員還可靈活調整無人機航攝高度，以促使水利測量作業更具實踐性。

2.3 采集數據繪制立體圖

水利工程中常需要運用測量數據，了解水利施工中的具體步驟。其中通過采集高程數據、地形數據，甚至實施水下測量，均是為了實現高質量施工。尤其在地形測量中，其中對于水庫建設區域的水文條件、地形特征進行測量，對于確保水庫壩位、橫斷面等參數均符合建成后水庫的實際使用要求具有重要意義。在無人機航攝技術的參與下，還可對采集的數據進行分類保存，避免出現數據重復或者交替問題，以免相關人員因無法精準把控數據，在錯誤利用數據情況下，出現誤判狀況。總而言之，無人機航攝能準確地采集數據，規避人力失誤風險。而在繪圖中，可借用攝像機以及無人機云平臺等載體，繪制出更可靠的立體圖，這種測量方式相比較更全面，并且可切實反饋水庫現下建設場景。在其編號中，還可直接生成與圖形對應的測繪擴展名，避免因數據包問題響立體圖繪制效果。無人機航攝技術的應用，可真正實現立體圖的一一對應。如在某無人機測繪圖中，關于水庫周邊建筑物的建設性質、線路布設結構、橋梁搭設數量等信息，均可展現在立體圖中，有利于更安全地建設水庫[5]。

2.4 加密測量針對性調繪

調繪實則指的是根據全站儀測量信息，對水庫建設區域周邊信息進行匯總分析，判斷水庫建成后是否存在安全風險，又或是干擾周邊建筑物正常功能。而無人機航攝技術可運用高精準度測繪數據，為調繪工作提供寶貴的參照標準。另外，由于部分水利工程中測量的數據屬于機密信息，無人機在測量過程中還可對高程、地形等重要信息進行加密操作，促使測量數據可安全地保管在平臺上，以免信息外泄，破壞水利工程的生態性，威脅我國水利施工安全。

以莽山水庫為例，其壩高為97.6 m，庫區面積為230 km2。該區域是湖南省防洪項目中的重要施工內容。在調繪階段，因其測量點屬于分散型，為了節省測量時間，增加調繪操作的可行性，專門運用無人機航攝技術，對200 km2的水利施工區域進行全面測量，而且還啟用多次分項航拍計劃，促使該項目在無人機輔助下有效獲取到精準化測繪數據。這對于調繪工作而言，也能為其提供輔助力量，使其地形測量以及高程測量數據與水庫實際信息相契合。

3 結 論

綜上所述，無人機航空攝影技術作為一項利用無人機為測量工具的新技術，應用水利工程測量工作中可以有效降低工作量，而且還能保證取得可靠結果，增加測量信息的精準度。對此，應從布設像控點、全方位測量、繪制立體圖、加密調繪等方面著手，以滿足新時代水利測量高標準、高要求。