焦淑艷

(四川中水成勘院測繪工程有限責(zé)任公司， 四川 成都 610072)

無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水電工程測繪的應(yīng)用研究

焦淑艷

(四川中水成勘院測繪工程有限責(zé)任公司， 四川 成都 610072)

無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水電工程測繪的應(yīng)用，能夠有效提升水電工程測繪的工作效率，對水電工程的長遠(yuǎn)發(fā)展，具有重要作用。本文在對無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)進(jìn)行簡單介紹的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述了無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水電工程測繪的應(yīng)用，并結(jié)合無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水電工程測繪的應(yīng)用案例，分析了無人機(jī)低空攝影技術(shù)在應(yīng)用過程中的工作內(nèi)容，以期為相關(guān)人士提供借鑒。

無人機(jī)低空攝影；水電工程；工程測繪

0 前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)力的進(jìn)一步提高，無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)憑借其起落靈活、可靠性高和作業(yè)成本低的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，尤其在水電工程領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛。無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水電工測繪中的有效應(yīng)用，極大提升了測繪的效率和精準(zhǔn)度，具有良好的應(yīng)用效果。為此，應(yīng)不斷對無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使其更好地為水電工程的測繪工作服務(wù)。

1 無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)簡介

無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)包括低空攝影系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中，低空攝影系統(tǒng)主要由飛行平臺、自動駕駛儀和數(shù)碼相機(jī)構(gòu)成，負(fù)責(zé)執(zhí)行低空攝影和測量的工作。地面控制系統(tǒng)主要由地面運(yùn)輸系統(tǒng)、無人機(jī)地面控制設(shè)備和數(shù)據(jù)接收和交換器構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)對無人機(jī)的全面控制和對無人機(jī)發(fā)射信號的接收工作。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對低空攝影前期的航線制定工作和對接收無人機(jī)數(shù)據(jù)信號的處理工作。無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)的工作流程為：首先，運(yùn)用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)制定低空攝影的航線，然后應(yīng)用地面控制系統(tǒng)控制無人機(jī)進(jìn)行低空攝影，并將所拍攝到的數(shù)據(jù)及時發(fā)送給地面控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和交換，最后，由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對低空攝影的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，確定是否需要補(bǔ)拍，由此完整完成無人機(jī)低空攝影測量的工作流程[1]。

2 無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水電工程測繪的應(yīng)用

（一）作業(yè)準(zhǔn)備階段

首先，要依據(jù)水電工程測繪的實(shí)際需求，合理選擇無人機(jī)低空攝影設(shè)備的型號。然后，搜集和整理水電工程測繪項(xiàng)目的相關(guān)資料，做到對測繪項(xiàng)目的要求了然于胸，對于資料中不符合無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)要求的，要予以實(shí)時調(diào)整。最后，要對無人機(jī)低空攝影測量的作業(yè)場地進(jìn)行勘察，根據(jù)場地特點(diǎn)，合理規(guī)劃航線，并對無人機(jī)進(jìn)行全面的檢查，確保其安全性能，從而為測量工作奠定良好基礎(chǔ)[2]。

（二）外業(yè)實(shí)施階段

首先，要對無人機(jī)低空攝影設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，使無人機(jī)能夠進(jìn)行現(xiàn)場的實(shí)際測量。然后，對無人機(jī)低空攝影的質(zhì)量進(jìn)行檢查，如果在檢查中發(fā)現(xiàn)低空攝影結(jié)果存在漏洞，則應(yīng)重新設(shè)計(jì)航線和無人機(jī)低空攝影設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行補(bǔ)拍工作。如果檢查結(jié)果不存在漏洞，則可以對低空攝影的結(jié)果進(jìn)行相關(guān)處理，從而完成低空攝影測量的輔助工作。最后，依據(jù)低空攝影攝像點(diǎn)的分布位置，對其進(jìn)行測量和記錄，同時，要依據(jù)修正畸變差后的影像數(shù)據(jù)，對攝像點(diǎn)的位置進(jìn)行測量、修正和記錄，確保外業(yè)記錄的準(zhǔn)確性，為精確處理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)做好鋪墊。

（三）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理階段

首先要對低空攝影的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)的保密性。然后，利用數(shù)字高程模型和數(shù)字正攝影數(shù)據(jù)集生成無人機(jī)低空攝影的模型，并對生成的模型進(jìn)行質(zhì)量檢測，同時要確保數(shù)據(jù)輸出結(jié)果的真實(shí)性，之后進(jìn)行數(shù)字規(guī)劃地圖的成果輸出，最后，整理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理階段的所有數(shù)據(jù)資料并檢查內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的各個流程，確保準(zhǔn)確無誤后，提交測量結(jié)果。

3 無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水電工程測繪的應(yīng)用案例

（一）工程概述

本次案例采用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)對某水電站進(jìn)行測繪，該水電站高1900米，最低海拔和最高海拔相差300米，測量區(qū)域的總面積為5.4km2,采用生成數(shù)字高程模型、數(shù)字正攝影數(shù)據(jù)集和數(shù)字規(guī)劃地圖的方式，對其進(jìn)行測繪。

（二）準(zhǔn)備階段

首先要依據(jù)測量區(qū)域的特點(diǎn)，選擇合適的無人機(jī)低空攝影測量設(shè)備。本次測量所選用的無人機(jī)是安全性能較好的衛(wèi)星固定翼無人機(jī)，低空攝影設(shè)備選用的是佳能EOS450D單反相機(jī)。然后，要合理規(guī)劃設(shè)計(jì)低空攝影的路線。本次測量選用的低空攝影設(shè)備自帶遙感系統(tǒng)，能夠依據(jù)測量區(qū)域內(nèi)的地理情況、場地情況和攝影的分辨率，自行規(guī)劃攝影路線，共設(shè)計(jì) 11條低空攝影線路。最后，要對無人機(jī)低空攝影測量區(qū)域進(jìn)行實(shí)地勘測，排除可能影響拍攝結(jié)果的干擾因素，確保拍攝工作的順利。

（三）外業(yè)實(shí)施階段

首先，由于無人機(jī)低空攝影測量設(shè)備類型多種多樣，因此要合理規(guī)劃攝像點(diǎn)的分布位置，同時根據(jù)低空攝影控制點(diǎn)基線數(shù)跨度對攝像點(diǎn)的分布密度進(jìn)行估算。本次測量中共布設(shè)了8條基線，兩側(cè)的水庫邊緣布設(shè)4條基線，并在旁向測試區(qū)域內(nèi)較為平緩的方位設(shè)置一條基線，相對起伏較大的區(qū)域則依據(jù)航帶進(jìn)行布置。然后，在確定低空攝影路線后，進(jìn)行測量區(qū)域的低空拍攝工作，并對低空攝影進(jìn)行拍攝處理，利用POS數(shù)據(jù)對無人機(jī)的飛行質(zhì)量進(jìn)行評估，確保低空攝影數(shù)據(jù)的真實(shí)性。最后，對測量數(shù)據(jù)中畸形數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。在修正畸形數(shù)據(jù)的過程中，要借助空中三角測量的方式，對畸形數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。并對測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保水電工程測量數(shù)據(jù)的機(jī)密性。

（四）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理階段

首先，要制作數(shù)字規(guī)劃地圖。采用無人機(jī)低空攝影的遠(yuǎn)景平臺進(jìn)行內(nèi)業(yè)制作，根據(jù)外業(yè)測量的等高線數(shù)據(jù)繪制拋物線，確保數(shù)字規(guī)劃地圖的一致性。依據(jù)外業(yè)采集的照片，在外業(yè)測繪的地圖上進(jìn)行實(shí)物標(biāo)記，將數(shù)據(jù)采集的高程點(diǎn)作為地形的控制點(diǎn)，繪制等高線，利用CAD作圖軟件對其進(jìn)行編輯和圖層轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字規(guī)劃地圖的制作。然后，制作數(shù)字高程模型和數(shù)字正攝影數(shù)據(jù)集。借助 Map Matrix4平臺和空中三角測量技術(shù)生成數(shù)據(jù)高程模型，根據(jù)具有高精度特點(diǎn)的數(shù)據(jù)高程模型，對影像進(jìn)行修正，在低空攝影的遠(yuǎn)景平臺下，進(jìn)行人工編輯，適當(dāng)調(diào)整色調(diào)促使其趨于平衡，并通過自動鑲嵌處理，形成數(shù)字正攝影像，然后對拍攝測量區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)正攝影數(shù)據(jù)集進(jìn)行圖面標(biāo)注和圖廓裝飾，從而完成數(shù)據(jù)高程模型和數(shù)據(jù)正攝影像數(shù)據(jù)集的測繪。

4 結(jié)論

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，在利用無人機(jī)低空攝影技術(shù)進(jìn)行水電工程測繪時，通過在準(zhǔn)備階段合理規(guī)劃低空攝影路線，能夠?yàn)闇y量工作奠定良好基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，合理布控攝像點(diǎn)的位置和分布密度，有利于確保測量結(jié)果的精確性。此外，利用CAD軟件對數(shù)字規(guī)劃地圖進(jìn)行繪制，能夠有效提升地圖的準(zhǔn)確性和層次性。因此，在利用無人機(jī)低空攝影技術(shù)進(jìn)行水電工程測繪時，可以采用上述方法。

[1]尚海興，薛紹軍，雷建朝等.無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水電工程測繪的應(yīng)用[J].西北水電.2014[11].

[2]谷國濤，吳良才.無人機(jī)遙感技術(shù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)及其應(yīng)用[J].科技致富向?qū)?2011[10].

[3]牛君瑜，孫超江.無人機(jī)技術(shù)在水利領(lǐng)域應(yīng)用的探討[J].海河水利.2012[10].

[4]劉慶元，楊文杰，文繼超等.基于 PDA的無人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].測繪工程，2011，20（6）：1-4.

[5]王明虎,黃留波.論水利水電工程測量技術(shù)發(fā)展[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（28）.

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焦淑艷（1980-），工程師，本科，主要從事航測方面的工作。