无人机航测技术在水利工程测量中的应用

任新春

摘要：随着社会的进步，我国人口的增长，用电量逐渐增加，电力资源日趋紧张，人们对水利工程的需求不断增加。国家正在大力建设水利工程，以满足人们对水利工程的需求。在水利工程的建设中，测绘是较为重要的工序。由于我国水利工程所涉及的建造面积较大，测绘工作难度较大，因此施工人员在测绘过程中往往会使用无人机，提高水利工程测绘的准确性，进而为水利工程的设计工作奠定基础。

关键词：无人机航测技术;水利工程测量;应用

引言

在傳统的水利工程测量工作中所采用的主要是人工测量以及遥感测量等传统测量技术，虽然能够为水利工程的规划设计以及施工管理等提供相关的数据信息，不过在测量效率、测量成本以及测量精度等方面还存在不同程度的问题。而近年来我国在无人机技术领域取得了长足的进步，无人机技术的应用范围也不断扩大，其中以无人机为平台搭载测量设备的新型航测技术在水利工程测量工作中的应用极大地降低了航摄测量的技术难度和测量成本，同时有效地提高了技术的适应性和测量质量精度。因此测量人员应加强对无人机航测技术的研究，准确把握其技术特点，并要结合水利工程测量的实际情况充分发挥无人机航测技术优势，提高测量的质量和效率，为水利工程建设提供更加全面准确的参考依据。

1无人机航空摄影测量的技术优势

一是操作灵活，测量方便。无人机体积小、重量轻，可以搭载微型高清摄像机，人为操控对特定的目标区域进行测量，操作十分灵活方便。在飞行模式上，可以垂直升降，不需要专门场地，或是弹射架等辅助设备。根据无人机实时反馈的航测影像，如果技术人员对航测结果不满意，还可以操作无人机对局部区域进行多角度反复航测，直到获取满意影像资料或数据信息为止。另外，由于无人机小巧轻便，能耗较低，续航能力较强，目前一些主流无人机，续航能力通常在30min以上。二是环境适应能力强。很多水利工程位于山区等环境复杂地带，或是地形比较复杂、危险，人工测量可能会面临较多安全隐患。而无人机航测则具有较强的适应能力，根据地面站系统提前规划好飞行线路，以躲避高大树木或建筑物，安全完成航测任务。三是数据精确，反馈速度快。在水利工程测量中，对数据结果和影像资料的精确度有较高要求，无人机搭载的高清数码相机，可以获取1：2500～1：1000之间的大比例、高精度影像资料，完全能够满足一般水利工程的建设、管理需要。另外，短距离无人机航测，还可以在摄影测量的同时，及时将测量数据、影像资料，通过无线通讯模块反馈给地面站，地面站接收信号后，利用计算机进行处理，几乎是同步导出结果，为技术人员了解水利工程所在地区的地质信息提供了参考。

2无人机航测技术在水利工程测量中的应用

2.1无人机航测的外业流程

无人机航测的外业流程主要是对工程进行控点布设，然后进行航线规划，最后进行航测作业。首先在对工程进行空点布设时，因甲工程所处的地势比较复杂，利用传统的测量技术对工程进行测量会产生一定的误差，因此采取无人机航测技术，利用1：2000的比例尺对工程进行测量，利用先进的科学技术，对工程进行控点布设，每隔300m布设一个控制点，根据工程的具体情况决定控制点的数量。其次，进行航线规划，根据工程的具体情况、无人机的飞行高度和相关数据对无人机航测的路线进行合理的规划，在航测过程中，还需要注意无人机飞行的速度、画面的清晰度、飞行的高度和每个片区的高差等等，因为甲工程的整个线路里程比较长，因此在设置飞行高度300m，将预定航线规划好并导入无人机飞控系统，并且保证在宽阔净空良好的地区进行操作，提高无人机航测过程中的安全性和准确性。最后，根据设计好的航测路线进行航测作业，获取相关的工程数据信息。

2.2无人机的定点测量

无人机的定点测量，就是对整个测量工程进行合理的规划，把整个工程，按照不同要求分成几个大块，然后进行航线的合理规划，最后才能进行无人机的测量工作。首先，要按照地理要求，把整个工程进行合理的区分，主要分为低空作业，高空作业等几个方面，同时为了确保测量结果的准确性，还要对不同地点进行定点测量，每隔几百米设置一个检测点。尤其是对于山谷，盆地等特殊地形的定点更是要要求严格。在以前如果运用传统的航拍技术对数据进行测量，一定会使测量结果出现不同幅度的偏差。然而无人机技术的应用，使整个测量工作都得到了巨大的提升，无论是画面清晰度，无人机飞行速度，还定点测量的专业性，飞行航线的合理规划，都做出了合理规划。

2.3全数字空中三角测量

全数字空中三角测量使用国外的数据系统对我国的水利工程进行测绘，使水利工程测绘人员在进行绘制地图时可以拥有坚实的数据基础。这种全数字空中三角测量不需要测绘人员对无人机进行过多的干预，无人机就可以对水利工程的分区进行拍摄、测量，进而使无人机快速的传回水利工程地势中的各种信息与数据，使得水利工程测绘人员在进行地势测绘时可以使用精确的数据来对地势的模型进行绘制，进而对后期的水利工程的设计打下坚实的基础。在回测人员使用全数字空中三角系统进行测绘时还可以对山体的纹理进行描绘，进而提高地势图绘制的精确性。

2.4数据准备

在无人机外业航摄完成后，就需要对无人机航摄的结果进行处理。无人机在飞行结束后，需要及时导出记载内存卡中飞行记录数据文件，其中尤为重要的文件就是位置与姿态系统信息。该信息中包含了航拍照片拍摄时刻的位置、旁向倾角、航向倾角等信息，这些信息对于水利工程勘测工作的开展最为重要。在诸多信息导出之后进行比对，并建立起航带影响缩略图，进行航带整理，通过人工判断是否正确，如果存在问题或漏洞需要重新进行航带整理，一直到航带排列确认无误为止，才能将数据进行储存备用。同时还要准备相机的检校参数，将相机检校参数录入数据处理软件，自动对影像进行略变差改正。另外，确定像控点的平面控制系统为独立坐标系，高程控制网则需要严格以国家高程基准为标准。数据整理要包含有位置标记的像控点影像。

2.5无人机航测设备的选择

在应用无人机航测技术进行水利工程测量时，测量人员应根据具体的航测任务来选择相应的无人机类型型号，以确保无人机的适飞条件、飞行性能以续航实践等能够满足航测计划的要求。同时，由于无人机的飞行控制以及拍摄测量主要是按照航测系统中预设参数来执行操作，因此要做好各项飞行参数的设置工作，并要结合水利工程项目对测量影像信息的具体精度等，选择无人机上搭载的摄像设备的型号，以确保其所采集的影像信息的分辨率能够达到水利工程测量的清晰度要求。此外，还应合理选择无人机航测的气候条件，一般应在无风或少风的晴朗天气条件下应用无人机航测技术对水利工程进行测量，以保证飞行安全，并可以提高测量的精度。

结语

在水利工程建设、管理中，地形地质测量十分重要，通过及时提供精准的测量信息，可以为各项工作开展提供参考与支持。随着无人机技术的成熟，无人机航空摄影测量在这一领域将得到广泛应用。水利技术人员要熟练掌握无人机航测的操作要点和应用流程，采取措施减小测量误差，提高测量数据的参考价值，支持水利建设、管理工作。

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