顧利紅 張寧寧

摘要：目前，無人機已廣泛應用于水利工程測繪領域，其自身優(yōu)點較多，在順利完成水利工程測繪任務的同時還能對獲得相應的正射影像。本文就無人機低空攝影測量系統(tǒng)在水利工程測量中的應用進行分析，同時簡述其在水利工程測量中的應用優(yōu)點，重點凸顯無人機在該項測量過程中的優(yōu)勢。結(jié)合我國工程實際，無人機低空攝影測量的廣泛應用從側(cè)面表現(xiàn)出國內(nèi)迅猛發(fā)展的測繪技術(shù)，同時也預示我國未來的技術(shù)發(fā)展前景將會越來越廣闊。

關鍵詞：無人機；水利工程測量；應用

在攝影測量過程中，根據(jù)駕駛方式的不同，可將執(zhí)行測繪任務的飛行器分為有人機和無人機，盡管目前的測量技術(shù)可以監(jiān)測到具體的地理數(shù)據(jù)，但是衛(wèi)星測量過程中仍然因為回歸周期、飛行高度的影響難以快速、及時、全方位地獲取地理環(huán)境信息。不僅如此，有人機系統(tǒng)因需人為控制導致其機動性低下、測量成本較高，基于無人機平臺的測繪技術(shù)正是這些缺陷的有效補充手段。

一、概述

（一）無人機測量系統(tǒng)

無人機系統(tǒng)由飛行器、地面控制設備、任務荷載、數(shù)據(jù)鏈路、發(fā)射與回收裝置、地面支援及維護設備等六個部分組成。其外形特征較小，但是其攜帶的高精度數(shù)碼成像設備，可拍攝飛行過程中遇到的各種地物，其控制過程中主要使用的是GPS導航系統(tǒng)和遙控技術(shù)。對于無人機的飛行過程而言，其可以達到與地面相距300米，且此范圍屬于遙控最佳范圍，一般不會出現(xiàn)無人機不受控制的現(xiàn)象。在飛行過程中，主要利用光柵影像記錄該飛機所測到的數(shù)據(jù)，然后再通過電腦進行數(shù)據(jù)傳輸、處理，進而獲取所需的數(shù)據(jù)[1]。進入21世紀后，無人機廣泛被很多行業(yè)使用，對于我國而言，水利工程測量過程中已逐漸使用無人機測量系統(tǒng)，在較低的航高內(nèi)對水利工程實況進行航攝，進而確保該項工程順利開展。

（二）無人機技術(shù)的含義

無人機，顧名思義，就是無需人為駕駛，是一種由動力驅(qū)動，可自主飛行或遙控飛行，能攜帶任務荷載，可重復使用的航空器。無人機測繪技術(shù)不同于傳統(tǒng)測繪技術(shù)，它們之間的區(qū)別如下所述：第一，無人機測繪技術(shù)由于不受重訪周期的限制，可根據(jù)需要隨時起降，時效性好，從而提高測繪效率，同時還能確保數(shù)據(jù)更加精確；第二，該項測繪技術(shù)有助于加快建設數(shù)字化城市，進而促使我國逐漸邁向數(shù)據(jù)化時代；第三，該項技術(shù)科促使其社會管理能力更高效。因此，對于我國的科技進程而言，該項技術(shù)的研究和應用不可或缺。

二、無人機低空攝影測量系統(tǒng)在水利工程測量中的應用

（一）低空攝影測量外業(yè)

在分析低空攝影測量精度的過程中，我們知道其飛行質(zhì)量可直接影響內(nèi)業(yè)質(zhì)量和處理進度，其航線平直度、色調(diào)均勻性、攝影平臺穩(wěn)定性等都是其重點影響因素[2]，同時，以上外業(yè)因素可有效保證其獲取最佳的內(nèi)業(yè)質(zhì)量。

（二）低空攝影測量定向

內(nèi)定向、相對定向、絕對定向三者一起決定其測量定向結(jié)果，內(nèi)定向的影像校對過程中通常采用的是批處理方式[3]，然后再對其自行測量所處的位置進行重點檢查，避免由于內(nèi)定向點位置漂浮移動導致其他兩個定向結(jié)果的精度不正確。相對定向的定向參數(shù)設置過程中可全面考慮其測量地區(qū)的實況，此時依然采取批處理方式，一旦結(jié)果里面的兩張像片匹配度不高，則需要對其定向參數(shù)進行重新設置，促使同名點之間的差距更小，若仍不能提高其匹配度，此時就應該質(zhì)疑其信息的準確度。在定向完成后，可通過查看精度報告來判斷定向是否滿足規(guī)范要求，一旦其精度不合格，則需要再次調(diào)節(jié)定向點位置，再對其實施定向計算，進一步獲取符合規(guī)定的精度。

（三）基于低空攝影測量技術(shù)的DEM

DEM即數(shù)字高程模型，是一種數(shù)字地形模型，主要是通過一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型。對于該項攝影測量而言，攝影比例尺、匹配效果、高程精度等都會影響DEM的質(zhì)量和精度，各種影響要素需采取各式處理方法。其中影響最大的是航攝比例尺，可根據(jù)測區(qū)的實際地形及相應的成圖要求確定合適的比例尺。對于陰影區(qū)、森林密集區(qū)、懸崖峭壁區(qū)等匹配效果不理想的區(qū)域，可通過人為加點加線的預處理方式來提高其匹配質(zhì)量。較之人工操作的飛行攝影測量而言，其自身產(chǎn)生灰色影像，但是該項攝影技術(shù)在DEM的基礎上則會產(chǎn)生更強的立體感，并且更容易確定海拔點的位置。

（四）基于低空攝影測量技術(shù)的DOM

DOM即數(shù)字正射影像圖，是利用數(shù)字高程模型。對航攝像片進行預處理、幾何糾正和鑲嵌，按圖幅范圍裁切生成的影像數(shù)據(jù)。對于該項測量過程而言，利用已有的DEM，對DOM進行鑲嵌拼接，其效果、質(zhì)量要比在灰度影像上形成的DOM高得多。對于彩色DOM的制作過程而言，鑲嵌影像之間的反差是影響其制作效果的主要因素，由具體操作可知，第一航帶和鄰近航帶之間會形成反差比較大的影像，且其反差效果不同于其他航帶，進而導致其整體效果遭受影響，主要是由于拍攝時的采樣角度和光照強度的不同，導致相鄰圖像重疊區(qū)域出現(xiàn)明暗強度及變形程度的差異，所以，需要對正射影像圖進行勻色處理，另外還需對其已經(jīng)鑲嵌的影像進行重點處理，進而避免造成部分重要數(shù)據(jù)信息丟失，通過上述措施來保證DOM的制作質(zhì)量。

三、改進無人機在低空攝影中出現(xiàn)的問題和方法

盡管現(xiàn)在大部分水利工程測量過程中都在使用無人機，但是因為國內(nèi)沒有全面掌控該項測量技術(shù)，導致其使用過程出現(xiàn)各式問題，比如，無人機設備先進程度不高、有關的技術(shù)人員自身不具備足夠的專業(yè)知識水平、設備運轉(zhuǎn)環(huán)境惡劣等，上述問題都會直接影響無人機的穩(wěn)定性運轉(zhuǎn)，針對上述問題提出的相關解決措施如下所述。

第一，強化探究國內(nèi)無人機技術(shù)，借鑒國外發(fā)達國家的無人機技術(shù)使用和探究結(jié)果的同時，學習在水利工程測量過程中使用無人機，從而促使國內(nèi)的水利工程在該項技術(shù)的應用上得以提高。第二，提高有關技術(shù)人員的無人機操作能力，對其進行分批次培訓的同時還可以組織其參與相關的國內(nèi)外技術(shù)交流講座，進而在提高其專業(yè)操作水平的同時保證無人機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，有助于提高其問題解決能力。

四、結(jié)束語

總的來說，現(xiàn)在的測量行業(yè)已經(jīng)離不開低空無人機攝影測量，所以，我們需要不斷提升其行業(yè)的整體工作效率，借此最大程度滿足我國的測繪需求，為今后的數(shù)字化城市建設奠定基礎。

參考文獻：

[1]張瑞紅.淺談無人機低空攝影在渦河河道帶狀地形測量中的應用[J].河南科技，2015（13）：92-94.

[2]呂慧娟.探討無人機低空攝影測量系統(tǒng)在大比例尺地形圖中的使用[J].門窗，2016（3）：45-45.

[3]鄒威.淺談無人機低空攝影測量在城市測繪保障中的應用前景[J].大科技，2014（29）.

（作者單位：淮安市水利勘測設計研究院有限公司）