无人机航测在水利工程测量中的应用

田思山

摘要：科学技术的快速发展使得我国整体经济建设有了更大的发展空间，使得我国快速进入现代化发展阶段。随着无人机技术的快速发展，其已经被广泛应用于各个行业。其中无人机航测技术在水利工程测量方面取得很好的效果。

关键词：无人机航测；水利工程测量；应用

我国经济的发展离不开各行业的大力支持和国家政策的扶持，尤其是近年来我国科技的快速发展使得我国整体经济建设又上了一个新的台阶。水利工程测量主要包括地形测量、纵横断面测量、平面高程控制测量、定线放线测量及形状变化测量等。山区水利工程，云层偏低、地形复杂，传统的卫星遥感和光学测量不能进行准确的测定，平原地区的水利工程采用传统方法测量的准确性较高。而利用无人机航测技术可大大降低人力物力的投资，同时无人机具有云下作业功能，所拍摄的影像分辨率较高，极大的提高平原、山区及云层较厚条件下水利测量的效率。

1水利工程勘测中无人机航测应用优势

无人机航测技术在不断发展，并在诸多领域中都得到广泛的应用，取得了显著的效果。无人机航测具有类型多、功能全面、效率高等优势。无人机对起飞的地点没有过多的要求，所以无需专业的起飞跑道，只需要一小块平整的土地就可以起飞进入测绘工作，具有快速起飞的性能，在测绘过程中也可以有效发挥应急功能。当外部环境发生变化时，无人机航测可以不受影响正常起飞和降落。航测无人机体积小，能够在复杂的环境下实现正常的飞行，飞行测绘过程中无人机所拍摄的影像十分清晰，无需再次对影像加工处理，这在很大程度上提高了水利测绘的效率和质量。无人机可实现自动勘测工作，保证测绘的安全性。无人机航测可以在一定程度上节省资金成本，在飞行高度1000m以下的水利测绘工作中，无人机起飞和降落的过程中都不需要消耗过多的能源成本，同时还可以在很大程度上减少活动周期。所以，无人机航测可以有效保证测绘的科学性和安全性。

2无人机水利工程测量应用

2.1无人机航测外业流程

无人机航拍作业的流程为：控点布设-航线设计-飞行作业，无人机最大的益处就是能够解决人为误差，因为人在控点布设的时候存在着一定的误差。在进行无人机航测时首先要确定使用多大的比例尺来进行测量工作。然后可以使用GoogleEarth軟件来进行精准定位，在每段合适的距离处设置一定的控制点位。布控点的确定一定要结合当地的地势环境进行合理的分析，一般使用的方法有导线测量、空中三角测量、GPS静态测量、RTK测量等，在实际开展测量过程中要结合实际的环境选择最合适的测量方法。然后在无人机航线的设计方面，需要把很多因素考虑，比如地面分辨率、旁向重叠度、航向重叠度、分区高差、飞行高度、飞行路程、飞行安全等等，因此在进行飞行前可以手动或者自动调试好飞行器摄像头的焦距。根据不同的地势环境和项目需求，这些参数的设置要经过计算和验证之后再进行设置。

2.2数据准备

首先数据准备阶段，将飞行结束后的机内存卡数据导出，要重点调整航向旁向的倾角、偏旋角度、航拍范围信息，对航拍位置和影像进行系统处理，包含旁向倾角、航向倾角、拍摄时间、拍摄位置等信息，将收集的影像数据进行对比并加以整合，建立相应的地理位置影像缩略图，设计控点布设点并对相应的影像进行标记，确定独立的坐标位置。确定信息的姿态和位置系统（positionandorientationsystem，POS）信息准确无误后，可进行存储备用。

2.3数据解算

数据解算是无人机航测内业处理中最重要的环节，数据解算是否正确、合理、精准，将直接对水利工程勘测工作的质量和效率产生影响，甚至对整个水利工程产生影响。因此，技术人员在数据解算环节中，应该严格保证数据解算的精准、合理。在数据解算过程中，首先，要新建项目，将数据等导入到新建项目中，进而进行数据处理，修改图像坐标系等，使得所有的航拍影像能够匹配到其位置信息。再根据相机检校参数对软件的参数信息进行修改，以此来达到数据处理最优化。其次，要打开控制点编辑器，选择控制点坐标系，寻找测区合适的坐标系，然后将外业完成布设的像控点数据进行导入，同时在平面编辑器对每一个像控点所在的航拍进行标记。再次，要对所有的数据进行处理，第一步初始化处理，而后根据初始化处理结果进一步进行精细化处理，通过调整每一个像控点的控点位置，再次进行数据处理，直到数据处理能够使得像控点的精度达到工作要求。在数据处理完成后，还需要使用检查点也对数据处理进行检查，检查通过后，才算完成必须的本地数据处理任务。最后，对数据进行导出工作。

2.4其他的数据算法

单历元解算方案是在20世纪末提出来的一种算法。该算法的核心思想是：首先，观测者需要利用现有的技术加强对于GPS点的近似坐标的确定，定位误差一定要在±2m意外。其次，进行基本的卫星星座选择。在此过程中，一般采用PODP值最小、几何形状最好的4颗卫星，利用双差分方程计算相关坐标。第三，根据以上计算的坐标计算所有卫星的模糊函数值，然后进行筛选，构建新的模糊搜索空间。第四，在构造的模糊度搜索空间中，采用双差分方程和最小二乘估计方法计算残差平方和。最后用F检验确定模糊度。

3结语

简而言之，无人机航测在水利工程测量中已经取得了很大的发展，为水利测量做出了重要的贡献，但是在实际开展工作的过程中，很多参数的设定需要结合现场的环境进行实际调试，另一方面无人机航测还存在一定的问题，这些问题的解决有助于促进无人机航测进一步发展，更好地服务于水利工程的测量。

参考文献：

[1]蔺全奎，李伟哲.小型无人机航测技术在水利工程中的应用[J].西北水电，2016，（05）.

[2]吴波涛，冯琦.无人机航测在水利工程中的应用[N].长江科学院院报，2017，（03）.

[3]王光彦，等.低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2016，（05）.

[4]吴定邦.浅谈无人机航空摄影测量技术在水利工程中的应用[J].江西水利科技，2016，42（01）：57-61.

[5]张启元.无人机航摄技术在高原峡谷区水利工程中的应用[J].青海师范大学学报：自然科学版，2013，29（03）：65-68.

[6]李长平.无人机在水利工程中的应用[J].中华居民，2014，5（12）：240-241.

（作者单位：山东润地测绘地理信息有限公司）