基于無人機攝影圖像的水位測量技術研究

摘 要：現場測量水位對水利工程和水文預報有重要意義。本研究綜合了無人機攝影測量和圖像識別技術的優(yōu)勢，提出一種新的測量技術。利用無人機機載相機捕獲水體在波動過程中的影像，采用圖像識別技術對影像中的水面線進行識別和提取。利用參數校準計算測量段的連續(xù)水位，引入校正方法來抵消無人機漂移引起的誤差。對某水電站進行現場實測試驗，結果證明該方法可靠。

關鍵詞：無人機；攝影；圖像識別；水位測量

中圖分類號：P 642 " " " " 文獻標志碼：A

水利工程的水位變化過程是重要的水力指標之一[1]。對于新建大壩和河道工程來說，需要準確地現場測量水位及其表面波動，分析其運行過程，為工程設計提供指導[2]。現場水位測量儀器具有可靠性、經濟性、耐久性和實用性等優(yōu)點[3]。常用儀器包括水位測量尺、浮子式水位計、壓力式水位計、超聲波水位計和雷達水位計等。對于一些過流建筑物來說，例如溢洪道，為了測量水位波動，需要沿流安裝多個儀表，會增加儀表安裝的工作量并提高成本。在一些特殊情況下，例如新建水利工程在汛期進行短期野外測量，使用上述儀器的工作量和成本較高，適用性和效率較低[4]。

圖像識別是一項自動、智能的技術，已應用于許多水位監(jiān)測系統(tǒng)，提高了測量效率[5-6]。傳統(tǒng)的系統(tǒng)需要配備穩(wěn)定性強的圖像采集裝置，這限制了其在復雜條件下的適用性[7-8]。為了克服當前基于圖像的水位監(jiān)測系統(tǒng)的不足[9]，本文利用無人機的技術優(yōu)勢和圖像識別技術，開發(fā)了一種新的基于無人機圖像的水位現場測量技術。……