低空無人機(jī)遙感在水利工程測繪中的應(yīng)用研究

季凌愷

摘要：在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，水利項(xiàng)目發(fā)揮了決定性作用，水利事業(yè)在今后也會進(jìn)入更加迅速的發(fā)展階段。作為創(chuàng)新水利建設(shè)的數(shù)字化技術(shù)低空無人機(jī)遙感，其對于項(xiàng)目勘測、設(shè)計(jì)和驗(yàn)收等發(fā)揮了決定性作用。迫切需要對其開展深入研究，進(jìn)一步減輕操作人員工作壓力，減少建設(shè)項(xiàng)目投入成本。

關(guān)鍵詞：低空無人機(jī)要高；水利工程；測繪

經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，有效融合了無縫測圖和非量測相機(jī)等，一定程度縮短了低空無人機(jī)航程，降低了載重，強(qiáng)化其操作穩(wěn)定性。特別是在激烈的市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，為了可以占據(jù)競爭優(yōu)勢，需要對低空無人機(jī)遙感應(yīng)用強(qiáng)化分析。只有提升產(chǎn)品的附加值，才可以減少成本投入。

一、技術(shù)特點(diǎn)

初期主要是在軍事上運(yùn)用無人機(jī)，之后逐步在偵查作戰(zhàn)、民用方面廣泛應(yīng)用。隨著飛快發(fā)展的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，以及全方位研發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)化的高精度、重量輕的傳感器，相應(yīng)提高了這一設(shè)備的整體性能，有效拓展了應(yīng)用范圍。

（1）這一技術(shù)的空中平臺為無人機(jī)，采取專業(yè)的照相機(jī)和無線傳輸視頻技術(shù)對有關(guān)數(shù)據(jù)全面搜集，并且借助計(jì)算機(jī)對圖像實(shí)施處理，結(jié)合具體要求準(zhǔn)確制作圖像[1]。

（2）在無人機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合不同需求確定類型不同的遙感平臺，更加方便實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)場和起降等相關(guān)操作。

（3）改裝以后的無人機(jī)利用CCD數(shù)字照相機(jī)開展航拍操作，得到數(shù)字格式的影像，還可以選擇視頻無線傳輸技術(shù)設(shè)置彩色，進(jìn)一步獲得穩(wěn)定的遙感數(shù)據(jù)。

（4）無人機(jī)不能獲得較高的飛行高度，得到的遙感影像獲得極高的分辨率。在較小的空間尺度上可以全面觀察地表變化情況，并且做好尺寸比例較大的制圖。另外，航片形成分辨率較高的影響還可以對衛(wèi)星拍攝過程中出現(xiàn)的盲區(qū)、云量大等問題有效解決。

二、數(shù)據(jù)處理過程

（一）無人機(jī)飛行平臺

這是一種無人駕駛飛行器的平臺，借助無線電遙控設(shè)備或者是計(jì)算機(jī)機(jī)載程控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全方位的控制，與高分辨率小型數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行搭載。利用慣性衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、無線電通信技術(shù)完成低空飛行任務(wù)，迅速獲得地面影像數(shù)據(jù)。

（二）非量測相機(jī)

設(shè)備自身存在著一定的局限性。所以，其僅能在普通的數(shù)碼相機(jī)中應(yīng)用，而這種相機(jī)與專業(yè)相機(jī)之間的差異：第一，相機(jī)內(nèi)部存在著無法確定的方位元素，缺少充足的穩(wěn)定性；第二，鏡頭更加容易發(fā)生畸形現(xiàn)象，直接降低了準(zhǔn)確度；第三，相機(jī)與鏡頭之間無法形成較強(qiáng)的粘連度，在運(yùn)輸程序中極易引發(fā)顛簸狀況等[2]。

三、具體應(yīng)用

（一）應(yīng)用試驗(yàn)范圍

本文選擇的應(yīng)用試驗(yàn)集中在某一河道，將水利項(xiàng)目作為研究區(qū)域，河道采取T字型，這一區(qū)域地勢相對平坦，在河流沿線分布著軍民，地表建筑物十分密集復(fù)雜。

（二）操作流程

這一操作流程近似于航空拍攝程序，其中包括了低空航拍、迅速拼圖、立體測繪等。此外，由于無人機(jī)與之前的飛行控制，搭載相機(jī)方面存在著不同，直接造成在數(shù)據(jù)校正、控制測量等方面也出現(xiàn)了差異。

（三）航線規(guī)劃

按照水利項(xiàng)目測試區(qū)域、形狀和成圖尺寸需要，科學(xué)設(shè)計(jì)航拍參數(shù)。一般狀況下，相對航空重疊度較大。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是為了避免減少飛行過程中側(cè)風(fēng)帶來的影響，由于姿態(tài)不夠穩(wěn)定導(dǎo)致的航拍不足，并導(dǎo)致業(yè)內(nèi)無法制定測圖。比如項(xiàng)目河道成圖比例尺寸是1：3000，設(shè)計(jì)分辨率是5cm，重疊航向度設(shè)計(jì)為90%，設(shè)置旁向重疊度為50%。

當(dāng)準(zhǔn)備好全部工作以后，機(jī)組有關(guān)人員必須選擇一個(gè)優(yōu)良的天氣，之后對航拍設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保設(shè)備以最佳的狀態(tài)進(jìn)行工作，直到獲得最佳的能見度要求[3]。

（四）迅速拼接和測量影像

相較于傳統(tǒng)利用的航測操作，像控測量方法存在著顯著的區(qū)別，具體表現(xiàn)為無人機(jī)影像不能提供較大的像幅，數(shù)量較多，同時(shí)大多數(shù)都屬于應(yīng)急性測量，無法利用沖印相片開展操作。另外，在測量區(qū)域內(nèi)存在著大量的特征點(diǎn)，因此在這一區(qū)域可以平均分散像控點(diǎn)，形成鮮明的色彩，準(zhǔn)確在照片中分辨。

當(dāng)檢測得到影像質(zhì)量以后，要是與有關(guān)規(guī)定相符，則需要使用畸變預(yù)處理，全部影響都擁有與其相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，通過這一數(shù)據(jù)對測量區(qū)域內(nèi)部的影像實(shí)施拼接。針對像控點(diǎn)來講，一般在航向重疊6片區(qū)域內(nèi)進(jìn)行安置，若地區(qū)存在著特殊性，則需要獲得4片。若每個(gè)區(qū)域之間距離相對較近，則必須擁有公共像控點(diǎn)，而這部分點(diǎn)必須擁有十分清晰的影像。

在完成設(shè)計(jì)操作以后，需要在影像拼接過程中彰顯需要檢測的像控點(diǎn)。之后，再輸入這部分點(diǎn)，利用導(dǎo)航功能設(shè)計(jì)線路，促使像控點(diǎn)成功實(shí)現(xiàn)無紙化測量操作，如此一來可以減輕操作人員的工作壓力。

（五）空中三角測

空三加密是指利用攝影測量方法對既定范圍內(nèi)的全部影像外方位元素積極明確，這也是最關(guān)鍵的步驟。誠然，對于傳統(tǒng)的三角測量方法來講，無人機(jī)空三出現(xiàn)了一些不足，首先，篇幅相對不大，擁有大規(guī)模數(shù)據(jù)量；其次，飛行過程中缺乏較強(qiáng)的穩(wěn)定性；最后，容易被氣候因素所影響。

無人機(jī)空三操作難點(diǎn)具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)量較大、像幅偏小，成倍激增工作量；由于缺少穩(wěn)定的飛行姿態(tài)，極有可能獲得較大的影像旋偏角度，造成配置影像以及提取連接點(diǎn)操作失敗；由于風(fēng)向帶來的影響，造成航帶鄰近之間發(fā)生較大的旋偏角以及不統(tǒng)一的影像對應(yīng)關(guān)系，迫切需要手動(dòng)對方向?qū)嵤┱{(diào)節(jié)，反之容易發(fā)生不能通過自由網(wǎng)平差的現(xiàn)象，阻礙了迅速拼接的工作。

（六）精良的制作分析

在全數(shù)字?jǐn)z影測量操作中立體測圖包括了精算空三的結(jié)果，通過核線和定位搜集工作以后，結(jié)合國家地圖符號的有關(guān)要求，整體選擇地貌信息。

同時(shí)，為了對測圖的精準(zhǔn)度有效檢驗(yàn)，在本次操作中，綜合對無投影差地物特性進(jìn)行了應(yīng)用[4]。誠然，由于本次實(shí)驗(yàn)整體需要開展實(shí)測，所以，在高程精度方面無法實(shí)施任何評判。

四、結(jié)束語

通過綜合分析可知，低空無人機(jī)遙感在建設(shè)水利項(xiàng)目中屬于一項(xiàng)全新工藝，不管是在項(xiàng)目設(shè)計(jì)還是操作等過程中都可以發(fā)揮最佳的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]金偉，葛宏立，杜華強(qiáng).無人機(jī)遙感發(fā)展與應(yīng)用概況[J].遙感信息，2015（11）：88-92.

[2]王青山.簡述無人機(jī)在遙感技術(shù)中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2016（3）：168.

[3]孫鋒.建議將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于我國防汛工作中[J].中國水利，2016（7）：60-60.

[4]王新，陳武，汪榮勝.淺論低空無人機(jī)遙感技術(shù)在水利相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景[J].浙江水利科技：2015（6）：27-29.

（作者身份證號：320924199210014810）