（安徽省長(zhǎng)江河道管理局 蕪湖 241000）

1 工程概況

懷洪新河是淮河中游興建的一項(xiàng)治淮戰(zhàn)略性骨干工程，屬淮河流域洪澤湖—漴潼河水系，流域面積12000km2，流經(jīng)安徽懷遠(yuǎn)、固鎮(zhèn)、五河和江蘇泗洪縣。由于自然—人工驅(qū)動(dòng)的水沙及河床邊界發(fā)生的變異，以及由此引發(fā)的堤防安全、險(xiǎn)段治理等問(wèn)題，開(kāi)展懷洪新河河道河勢(shì)穩(wěn)定監(jiān)測(cè)分析是極其重要。通過(guò)河勢(shì)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)梳理河道沖淤總量及年際變化規(guī)律，為懷洪新河安徽段河道管理及維護(hù)堤防安全提供理論支撐，同時(shí)為淮河險(xiǎn)工險(xiǎn)段的治理及相關(guān)技術(shù)的研發(fā)提供基礎(chǔ)資料。

2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容和方法

監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括：河道地形及斷面測(cè)量，地形圖比例1∶2000，河道斷面間距500m，平面坐標(biāo)采用國(guó)家大地2000 坐標(biāo)系，高程采用1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)；利用原始地形及斷面測(cè)量資料，結(jié)合本次監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行斷面套繪和資料匯編。

陸上地形采用無(wú)人機(jī)中海達(dá)iFlyV5 進(jìn)行航拍，POS 文件獲取采用PPK 方法，利用EPS 軟件制作線化圖。航攝比例尺1∶1000，數(shù)字正射影像圖地面分辨率0.1m，線化圖成圖比例尺為1∶2000。水下地形測(cè)量采用橫斷面法，斷面方向大致垂直于主流方向，測(cè)點(diǎn)的平面定位采用海星達(dá)iRTK2 以實(shí)時(shí)差分的方法定位，水深采用HY-1600 超聲波測(cè)深儀進(jìn)行測(cè)量，并由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行同步采集存儲(chǔ)，確保平面定位與水深測(cè)量同時(shí)同位進(jìn)行。本文以陸上無(wú)人機(jī)和裸眼測(cè)圖技術(shù)應(yīng)用探討為主，其主要技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 主要技術(shù)流程圖

2.1 外業(yè)航片和像控點(diǎn)采集

航線規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中視空域情況、河流走向靈活確定航線方向，航向重疊率設(shè)置為80%，旁向重疊率設(shè)置為70%，航攝人員時(shí)刻關(guān)注攝區(qū)云圖、地方天氣預(yù)報(bào)，綜合決定飛行情況，航攝人員提前一周向空域主管部門提出申請(qǐng)。外業(yè)像控點(diǎn)布設(shè)主要按區(qū)域網(wǎng)法進(jìn)行布點(diǎn)，一般布設(shè)在測(cè)區(qū)的四個(gè)角和中間位置，像控點(diǎn)的目標(biāo)影像清晰，易于判別。外業(yè)測(cè)量像控點(diǎn)時(shí)，需拍攝現(xiàn)場(chǎng)照片，便于人工判別。

2.2 無(wú)人機(jī)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

無(wú)人機(jī)航測(cè)數(shù)據(jù)后處理采用恩威無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)和航空影像處理軟件，通過(guò)坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置、相片導(dǎo)入和像控點(diǎn)刺點(diǎn)等流程，獲得測(cè)區(qū)的正射影像和數(shù)字表面模型等成果數(shù)據(jù)。DOM 和DSM 數(shù)據(jù)處理主要分為四個(gè)步驟：

（1）影像初始化：新建項(xiàng)目， 在項(xiàng)目中導(dǎo)入影像、飛行文件、PPK 處理過(guò)的POS文件和相機(jī)參數(shù)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的圖片拼接，初步檢查數(shù)據(jù)成果是否要求。

（2）像控點(diǎn)刺點(diǎn)：為了提高航拍精度，后處理中加入了像控點(diǎn)數(shù)據(jù)。刺點(diǎn)分為平面刺點(diǎn)和空三射線刺點(diǎn)。平面刺點(diǎn)一般在初始化處理前或使用本地坐標(biāo)系時(shí)采用，在照片上刺點(diǎn)難度稍大，先要預(yù)估在照片中的位置，再進(jìn)行精確刺點(diǎn)。在初始化處理完成后進(jìn)行空三射線刺點(diǎn)，軟件能自動(dòng)查找照片像控點(diǎn)的位置，可以快速并精確地刺點(diǎn)。

（3）空三加密和平差：計(jì)算機(jī)對(duì)重疊的航拍照片自動(dòng)匹配連接點(diǎn)，獲取每張影像的相對(duì)姿態(tài)位置，通過(guò)對(duì)參數(shù)的改正，精確計(jì)算出空三加密成果，再進(jìn)行相對(duì)和絕對(duì)平差，點(diǎn)云處理和紋理匹配，通過(guò)像控點(diǎn)對(duì)空三成果進(jìn)行進(jìn)一步平差和校正。

（4）質(zhì)量檢查和成果輸出：數(shù)據(jù)處理完畢后，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)質(zhì)量報(bào)告，重點(diǎn)檢查影像的分辨率、相機(jī)的參數(shù)差異、像控點(diǎn)精度和誤差，對(duì)超限參數(shù)進(jìn)行研判，查找原因，提出不合格的數(shù)據(jù)或補(bǔ)飛，直至成果符合設(shè)計(jì)書(shū)中參數(shù)要求。然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出，輸出成果主要包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)、正射影像數(shù)據(jù)和地表高程數(shù)據(jù)，還可對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行抽稀和制作等高線。

2.3 EPS 數(shù)字測(cè)圖

導(dǎo)入正射影像DOM 和數(shù)字高程模型DEM，把DOM 和DEM 合并生成DSM 實(shí)景三維模型。加載超大影像時(shí)，在二維窗口中選擇DOM 正射影像數(shù)據(jù)，在三維窗口加載DSM 實(shí)景表面模型，采用二維和三維聯(lián)動(dòng)一體化測(cè)圖模式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行多視角切換，提取垂直模型高程點(diǎn)和等高線，提取地物的特征點(diǎn)，如堤防的拐點(diǎn)、房角、路拐等，繪制坡坎、植被，并進(jìn)行文字等屬性的標(biāo)注。

線畫(huà)圖初步制作完成后，到野外進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪和修改，檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量，校核點(diǎn)精度是否符合要求，各方面均滿足后，導(dǎo)出DWG 格式文件，正射影像和線畫(huà)圖如圖2所示。

圖2 正射影像和線畫(huà)圖

2.4 質(zhì)量控制

采用二級(jí)檢查一級(jí)驗(yàn)收制度，重點(diǎn)檢查數(shù)學(xué)精度、地理精度和整飾質(zhì)量。數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查包含兩部分：第一部分為影像點(diǎn)位校核，在野外制作像控點(diǎn)時(shí)采集一批校核點(diǎn)，影像數(shù)據(jù)完畢后，檢查該批校核點(diǎn)數(shù)據(jù)的偏差；第二部分為DWG 線畫(huà)圖校核，主要采用RTK 儀器對(duì)DWG 測(cè)圖中高程點(diǎn)、建筑物拐點(diǎn)進(jìn)行檢校，通過(guò)野外獲取的地形點(diǎn)對(duì)照地形圖進(jìn)行檢測(cè)。

對(duì)采集的成果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，第一部分基本定向點(diǎn)平面誤差為0.11m，高程誤差為0.09m，多余控制點(diǎn)平面誤差為0.15m，高程誤差為0.11m，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)書(shū)要求；第二部分現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的坐標(biāo)和DWG測(cè)圖坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，平面中誤差0.13m，高程中誤差0.14m，滿足1∶2000 比例尺地形圖要求。

3 結(jié)語(yǔ)

在懷洪新河河道河勢(shì)監(jiān)測(cè)中，利用無(wú)人機(jī)航拍和影像處理系統(tǒng)可快速獲取河道正射影像和數(shù)字地表模型，采用PPK 技術(shù)可大幅減少外業(yè)布置像控點(diǎn)的工作量，使用北京三維EPS 軟件平臺(tái)中的垂直攝影測(cè)量模塊，生成并加載垂直攝影模型，方便地進(jìn)行多視角繪圖，快速、高精度實(shí)現(xiàn)河道地形圖的制作，大大提高了內(nèi)外業(yè)工作效率。無(wú)人機(jī)和裸眼測(cè)圖技術(shù)的發(fā)展，顛覆了傳統(tǒng)測(cè)量模式和觀念，提供高質(zhì)量的測(cè)圖，為懷洪新河治理提供高精度的監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)成果■