張中

沂州水投勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 山西 沂州 034000

在水利工程建設(shè)中，測(cè)量是基礎(chǔ)性的環(huán)節(jié)之一，測(cè)量的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，直接關(guān)系著工程后續(xù)能否順利有序的開展[1]。而在水利工程實(shí)際建設(shè)的過程中，由于建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，測(cè)量難度大，因此，為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，就給測(cè)量技術(shù)提出了更高的要求[2]。如果仍然采用傳統(tǒng)的測(cè)量手段進(jìn)行測(cè)量，則很難發(fā)揮出測(cè)量的真正作用，因此，必須要引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)手段，對(duì)于測(cè)量工作進(jìn)行優(yōu)化。而將無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到水利工程的建設(shè)中，能夠全面提升測(cè)量工作的效率，獲取的數(shù)據(jù)也更加全面和準(zhǔn)確，能夠?yàn)樗こ痰慕ㄔO(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

1 無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)概述

1.1 無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介

無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)是隨著科技發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型的產(chǎn)物，其工作原理是先對(duì)于一定區(qū)域內(nèi)的地形條件以及坐標(biāo)等相關(guān)信息進(jìn)行采集，將其錄入到計(jì)算機(jī)中，再通過制圖軟件繪制出地形圖，需要的數(shù)據(jù)信息還可以標(biāo)注在地形圖上。無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)除了能夠?qū)崿F(xiàn)單面測(cè)量，還能夠?qū)崿F(xiàn)三維測(cè)量，在實(shí)際應(yīng)用中具有較強(qiáng)的應(yīng)

用優(yōu)勢(shì)[3]。無人機(jī)空中攝影測(cè)量系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，第一個(gè)部分是硬件，包括無人機(jī)上荷載的系統(tǒng)，以及地面對(duì)于無人機(jī)進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)。第二個(gè)部分則是軟件，主要負(fù)責(zé)對(duì)于無人機(jī)的航道進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于航空中產(chǎn)生的攝影進(jìn)行檢查，對(duì)無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等。在整個(gè)無人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)中，每個(gè)部分都至關(guān)重要，只有各個(gè)部分相互協(xié)調(diào)，才能夠切實(shí)發(fā)揮出無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)[4]。加上一些新型的技術(shù)與無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，能夠給出更加清晰的圖像，更好的滿足各個(gè)領(lǐng)域的需求。無人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)示意圖見圖1。

圖1 無人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)示意圖

1.2 無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

在應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的過程中，一般還會(huì)與GPS技術(shù)結(jié)合起來，無人機(jī)本身靈活性比較強(qiáng)，不會(huì)受到地形因素的干擾，再加上GPS技術(shù)的合理運(yùn)用，能夠進(jìn)行更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，提升測(cè)量工作的效率，對(duì)于水利工程而言，還能夠起到控制成本的作用[5]。在傳統(tǒng)的測(cè)量工作中，一般會(huì)應(yīng)用到衛(wèi)星遙感技術(shù)，但是與靈活性更強(qiáng)的無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)相比，測(cè)量的周期過長，因此，也很難保證數(shù)據(jù)的實(shí)效性，這也給后續(xù)工作的開展造成了一定程度的不良影響。而利用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集，能夠有效提升測(cè)量的效率，縮短測(cè)量時(shí)間，并且不受地形等因素的干擾，因此，在水利工程的建設(shè)中，無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)也越來越受到青睞。

2 無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 操作靈活，測(cè)量便捷

與傳統(tǒng)的測(cè)量手段相比，無人機(jī)不僅體積小，同時(shí)，重量也更輕，能夠通過搭載攝像機(jī)，對(duì)于需要測(cè)量的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，并且操控也并不復(fù)雜，能夠靈活便捷的完成操作[6]。當(dāng)無人機(jī)處在飛行的狀態(tài)下，也可以結(jié)合實(shí)際需要完成垂直升降，不需要有專門的場(chǎng)地進(jìn)行操作，也不需要其他設(shè)備的輔助。無人機(jī)通過航空攝影獲取的影像信息能夠?qū)崟r(shí)傳遞到地面的系統(tǒng)中，技術(shù)人員可以進(jìn)行查看，如果影像存在問題，或者需要進(jìn)行再次測(cè)量，技術(shù)人員也可以給無人機(jī)下達(dá)指令進(jìn)行多個(gè)角度的測(cè)量，直到高質(zhì)量的完成測(cè)量工作為止。另外，由于無人機(jī)本身的體積比較小，因此，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于能源的消耗也比較小，具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.2 環(huán)境適應(yīng)能力比較強(qiáng)

從水利工程的角度而言，其建設(shè)環(huán)境一般都比較復(fù)雜，尤其是在山區(qū)中建設(shè)水利工程時(shí)，不僅環(huán)境復(fù)雜，同時(shí)還具有一定的危險(xiǎn)因素，如果進(jìn)行人工測(cè)量，很容易出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的失真，同時(shí)還有可能存在一些安全隱患，不利于保障人員的生命安全。而利用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)則沒有這些方面的困擾，無人機(jī)能夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的測(cè)量，根地面系統(tǒng)下達(dá)的指令，無人機(jī)能夠按照預(yù)定的線路完成飛行和測(cè)量，并且還能夠在中途遇到阻礙物時(shí)進(jìn)行躲避， 能夠更為準(zhǔn)確和安全的完成測(cè)量任務(wù)，這不僅在極大程度上降低了測(cè)量人員的工作壓力，同時(shí)，也更加有助于保障人員的安全[7]。

2.3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，效率更高

為了保證水利工程建設(shè)順利有序的進(jìn)行，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性必不可少，因此，在水利工程應(yīng)用到的測(cè)量技術(shù)必須要能夠給出更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。而在水利工程中應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，能夠利用無人機(jī)搭載高清相機(jī)，獲取精度更高的影像資料，能夠高質(zhì)量的完成測(cè)量任務(wù)，很好的滿足水利工程對(duì)于測(cè)量工作的需求[8]。同時(shí)，在利用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行短距離的航測(cè)試，除了能夠進(jìn)行攝影測(cè)量，還能夠在無人機(jī)飛行的過程中，將測(cè)量的信息和獲取的影像資料等傳輸?shù)降孛嫦到y(tǒng)中，地面系統(tǒng)接收到信息后，可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)獲取到水利工程建設(shè)需要的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，幫助工作人員更好的了解相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)地形情況，以便對(duì)于水利工程進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，也為后續(xù)的施工奠定良好的基礎(chǔ)。

2.4 與GPS結(jié)合，靈活性強(qiáng)

在水利工程建設(shè)的過程中，無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)能夠發(fā)揮出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，利用無人機(jī)開展測(cè)量工作。無人機(jī)本身就具備靈活性與高效性的特點(diǎn)，并且通過搭載GPS技術(shù)，在對(duì)于水利工程進(jìn)行測(cè)量的過程中，達(dá)到對(duì)高程點(diǎn)的高效采集。與此同時(shí)，通過無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)得出的測(cè)量結(jié)果，將無人機(jī)與GPS相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化地形區(qū)的直觀展示。也正是因?yàn)槿绱?，將無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到水利工程當(dāng)中，能夠有效節(jié)約成本。此外，無人機(jī)的航空攝影測(cè)量技術(shù)由于是依托于無人機(jī)，操控系統(tǒng)具有更高的靈活性，在實(shí)際測(cè)量的過程中，通過應(yīng)用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，能夠有效保障數(shù)據(jù)的精確性，為后續(xù)工作的開展提供更加有力的支持。而之所以利用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)數(shù)據(jù)的精確度更高，就是因?yàn)閼?yīng)用了GPS技術(shù)。在進(jìn)行測(cè)量的過程中，無人機(jī)還具備操控系統(tǒng)靈活性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在進(jìn)行測(cè)量的過程中，一般不會(huì)受到地域的限制，因此在水利工程測(cè)量中得到了廣泛的運(yùn)用。

3 無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

3.1 布置外業(yè)像控點(diǎn)

在外業(yè)像控點(diǎn)布置中，較為常見的布控方式是進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)布設(shè)。首先要結(jié)合水利工程建設(shè)的實(shí)際需求，確定水利工程具體的位置，以及需要進(jìn)行測(cè)量的區(qū)域，對(duì)于無人機(jī)的航行路線進(jìn)行規(guī)劃。尤其是針對(duì)一些需要重點(diǎn)測(cè)量的外業(yè)像控點(diǎn)更要提升重視程度，作為無人機(jī)航空攝影測(cè)量中的重點(diǎn)內(nèi)容。這些外業(yè)像控點(diǎn)可以結(jié)合實(shí)際測(cè)量的需求以一定的順序連接起來，這也就形成了無人機(jī)在進(jìn)行拍攝和測(cè)量的過程中需要經(jīng)過的航線。在進(jìn)行航線設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員需要注意，盡量避免航線重復(fù)，能夠提升航空攝影測(cè)量的效率，確保無人機(jī)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量工作。同時(shí)，由于水利工程涉及的地形條件一般都比較復(fù)雜，為了能夠確保無人機(jī)獲取的影像資料更加清晰，數(shù)據(jù)更加精確，還應(yīng)當(dāng)對(duì)于無人機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，保證無人機(jī)航空攝影測(cè)量工作能夠順利有序的開展。

3.2 航空攝影

雖然無人機(jī)在進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，對(duì)于地形條件的要求比較小，能夠較好的完成測(cè)量工作，但是惡劣的天氣狀況將會(huì)在一定程度上影響到無人機(jī)測(cè)量工作的有效開展。因此，為了在最大程度上降低天氣對(duì)于無人機(jī)的影響，在做好設(shè)計(jì)工作后，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理的準(zhǔn)備工作，盡量選擇天氣條件比較好的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量工作，這樣能夠更好的保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度。在進(jìn)行無人機(jī)航空攝影測(cè)量的過程中，為了能夠更加準(zhǔn)確全面的獲取水利工程的相關(guān)信息，航向可以設(shè)置一定的重疊度，當(dāng)進(jìn)行后期處理時(shí)，再將存在重疊的部分去除，這樣能夠使得測(cè)量的結(jié)果更加準(zhǔn)確和全面。在無人機(jī)進(jìn)行航空攝影測(cè)量時(shí)，不僅可以按照預(yù)先設(shè)定的航線進(jìn)行分型，同時(shí)，也可以結(jié)合測(cè)量工作是實(shí)際需求對(duì)于飛行參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而獲取更加完整的測(cè)量數(shù)據(jù)。

3.3 像控測(cè)量

為了能夠?qū)τ谒こ探ㄔO(shè)區(qū)域的成圖范圍進(jìn)行有效的控制，無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)也能夠發(fā)揮出極大的優(yōu)勢(shì)。工作人員應(yīng)當(dāng)與水利工程的建設(shè)需求以及無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的需求結(jié)合起來，對(duì)于像控點(diǎn)進(jìn)行有效的布控，這一措施能夠有效提升無人機(jī)航空攝影測(cè)量的質(zhì)量。以無人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)和影像作為依據(jù)，對(duì)于水利工程的建設(shè)情況進(jìn)行全面的分析，明確水利工程建設(shè)的范圍，以及其中心點(diǎn)所處的位置。像控點(diǎn)在進(jìn)行布設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際工作的需求確定，一般都不少于二十個(gè)，并且遇到一些拐角或者頂點(diǎn)的位置時(shí)，更應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，因此，這些部分也是進(jìn)行像控點(diǎn)布置的重點(diǎn)位置。做好以上工作后，就可以結(jié)合實(shí)際工作的需求利用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)量工作，在這個(gè)過程中需要注意的是，因?yàn)闊o人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)一般會(huì)與GPS技術(shù)結(jié)合起來使用，因此，像控點(diǎn)的布設(shè)還需要滿足GPS技術(shù)應(yīng)用的需求。并且在布控像控點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證控制高程位置的準(zhǔn)確性，接收設(shè)備盡量設(shè)置在視野比較好的位置上，這樣能夠更好的保證GPS技術(shù)應(yīng)用的效果，避免外界因素對(duì)于接收設(shè)備的干擾。通過進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的像控測(cè)量，能夠獲得更加高質(zhì)量的影像信息，這能夠給后續(xù)的水利工程設(shè)計(jì)與施工工作提供更加準(zhǔn)確的信息，推動(dòng)后續(xù)工作的順利高效開展。

3.4 數(shù)據(jù)采集

在進(jìn)行水利工程測(cè)量工作的過程中，測(cè)量數(shù)據(jù)的采集也是最為重要的工作內(nèi)容之一，通過精準(zhǔn)采集測(cè)量數(shù)據(jù)，能夠更加完整準(zhǔn)確的反映水利工程建設(shè)區(qū)域的實(shí)際情況，而正是由于水利工程建設(shè)對(duì)于數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性要求高，因此，采用無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)是保證工程效率和工程質(zhì)量的重要保證。通過無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)和影像信息能夠上傳至計(jì)算機(jī)中，再利用計(jì)算機(jī)中的立體影像模型軟件進(jìn)行繪制，能夠?qū)τ谒こ探ㄔO(shè)區(qū)域中的各項(xiàng)要素進(jìn)行深入的分析，進(jìn)一步提升實(shí)際測(cè)量的實(shí)效性，推動(dòng)水利工程建設(shè)工作更加順利有序的開展。另外，在實(shí)際開展工作的過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)做好標(biāo)注工作，將各個(gè)地形要素構(gòu)成有效的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)于地形條件的全面掌握，為后續(xù)開展的設(shè)計(jì)和建設(shè)工作提供有力的保障。

3.5 調(diào)繪工作

在水利工程建設(shè)中，調(diào)繪也是非常重要的工作環(huán)節(jié)之一，而在進(jìn)行調(diào)繪的過程中，一般會(huì)采用綜合判讀調(diào)繪的方式。在應(yīng)用綜合判讀調(diào)繪這一方式的過程中，工作人員需要先結(jié)合室內(nèi)判讀的情況，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)繪工作，對(duì)于水利工程建設(shè)區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行分析。另外，由于調(diào)繪工作在進(jìn)行的過程中，容易受到一些外界因素諸如植被狀況的影響，為了能夠提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度，工作人員需要結(jié)合實(shí)際工作的需求對(duì)于植被覆蓋較為嚴(yán)重的位置進(jìn)行清理，并且還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加密測(cè)點(diǎn)。

3.6 精度評(píng)估

無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程中應(yīng)用時(shí)，獲取到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，還需要結(jié)合水利工程建設(shè)的實(shí)際情況和水利工程的測(cè)量要求，對(duì)于精度進(jìn)行評(píng)估，確認(rèn)精度是否能夠滿足水利工程測(cè)量的要求。評(píng)估形式大致上可以分為以下兩種類型：首先，模型精度評(píng)估，指的是將獲取到的數(shù)據(jù)信息帶入到模型當(dāng)中，與三維坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)數(shù)據(jù)信息與模型當(dāng)中的信息是否相符。通常來說，精度可能會(huì)存在一定程度的誤差，誤差如果控制在一定的范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)仍然是有效的，而如果誤差過大，則不能使用。其次，成果精度評(píng)估，一般會(huì)采取一定比例的成圖精度為標(biāo)準(zhǔn)，人工進(jìn)行抽檢和審核，將不符合精度要求的數(shù)據(jù)篩選出來，有助于提升數(shù)據(jù)的實(shí)用性，避免對(duì)后續(xù)工作造成不利的影響。

4 結(jié)束語

總而言之，將無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到水利工程中，具有極強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅操作靈活，測(cè)量便捷，同時(shí)，無人機(jī)體積小，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，并且能夠有效提升工作效率，獲取的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度更高。也正是因?yàn)槿绱耍诂F(xiàn)階段的水利工程中，無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)逐漸得到了廣泛的運(yùn)用，能夠?yàn)楹罄m(xù)的設(shè)計(jì)和建設(shè)工作提供有力的數(shù)據(jù)支持，切實(shí)保障水利工程建設(shè)的質(zhì)量。在無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于各個(gè)環(huán)節(jié)的管理和控制，發(fā)揮出其優(yōu)勢(shì)，更好的滿足水利工程建設(shè)的需求。