試論水利工程測量中無人機低空攝影測量系統(tǒng)的應用

【摘要】無人機低空攝影測量系統(tǒng)在水利工程測量中具有十分廣泛的應用，拍攝靈活，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益高，通過對水利工程無人機低空拍攝測量的作業(yè)設計進行分析，然后對具體的低空飛行拍攝進行分析，探究了無人機在水利工程測量中的具體應用。

【關鍵詞】水利工程；無人機；低空攝影；測量系統(tǒng)

一、水利工程測量的作業(yè)設計

在對水利工程進行測量時，需要根據(jù)工程的地形、環(huán)境設計合適的測量方案，以保證測量的效率。在某一項水利工程的測繪中，利用無人機進行了7個架次的飛行測量工作，具體的飛行測量航線如下圖1所示。

在測量的過程中，將工程平面布設了四等GPS網(wǎng)作為控制點點，一共埋設了24個GPS檢測點，并聯(lián)測了3個國家三角點，在高空控制中采用了四、五等幾何成像測量分布方法，在控制點采用的是區(qū)域網(wǎng)布設攝像方案，將相鄰航向的控制點設置為跨度為8-12的測量基準線，成像的控制點一般不再航向及旁向的六片重疊的區(qū)域范圍內(nèi)，然后采用GPS-TK成像的方式聯(lián)控點形成三位坐標，在空中攝像時，設置信度為99.9%，將圖像的固定解狀態(tài)設定為HRMS≦0.02 m且VRMS≦0.02m，對攝影的圖像數(shù)據(jù)進行采集，最終將多次測量值的平均值作為成像的控制點生成圖像，航空攝影采用無人機進行攝影，按照拍攝作業(yè)的要求，一共實施了7個架次的航攝，在拍攝的過程中采用VirtuoZo NT 3.5采集水利工程的地形地物等要素，并結合航外調(diào)繪拍攝的資料，并運用CASS9.1地形地籍成圖軟件對所得到的數(shù)據(jù)進行編輯，最后形成測量的結果。

二、具體實施過程

1.低空攝影測量

在具體的水利工程測量的過程中，采用的航攝儀是Canon EOS5 D Mark II，根據(jù)作業(yè)設計的要求，進行了7個架次的飛行航拍，飛行的航線達到了36條，拍攝的照片共計3903張，具體的航飛拍攝的統(tǒng)計如下表1所示：

在拍攝的過程中，每次拍攝成像的斜角小于4.20，成像的旋偏角小于130，航飛的航線彎曲度小于3%。在實際作用設計時，要求航飛線路不能在照片上偏離大于3cm，拍攝相片的位移誤差不大于30米，通過上表1所測試的結果，表明航拍的距離能夠滿足要求。

2.空中三角測量

利用像控片、相片點標記、像控點（XLS格式）及拍攝范圍線等資料，將拍攝的結合圖聯(lián)系在一起，在VirtuoZo數(shù)字攝影測量系統(tǒng)進行飛行策略，然后利用Inpho軟件對測量的水利工程進行空中三角加密飛行策略，為了提測量的效率，對每個測量區(qū)域進行獨立測量，將第1——第5架次進行單獨組成測量區(qū)域進行測量加密計算，將第6架次分為3個區(qū)域進行單獨飛行測量后進行加密計算，這樣便于整體的統(tǒng)計分析。

（1）加密流程

在無人機測量的過程中，不同的區(qū)域采用了獨立飛行拍攝的方法進行的，具體的加密流程如圖2所示：

（2）加密點量測和解算

空三加密點的生成與計算采用的計算機計算合成，在拍攝時內(nèi)業(yè)加密點盡量布滿像片全部范圍，同時要求60重疊的航帶連接點要有具體的拍攝技巧，要求每張拍攝的照片不能少于3個以上，基準點的位置選擇采用3×3標準進行，根據(jù)要求，每個拍攝區(qū)域的基準點位置不能少于3個，要求拍攝能夠?qū)⒛Ｐ偷倪B接處與航帶連接誤差減少到最低，并在圖像處理的過程中，需要減少構網(wǎng)強度的誤差，在基準點少的區(qū)域要增加基準點，無人機航拍的比例尺寸為1：23 000，在拍攝的過程中要求保證精準度，同時還有經(jīng)過多人核算，保證拍攝的準確度。

（3）平差解算

平差解算的目標主要是提高無人機航拍的精度，便于獲取的處理與控制，主要采用Inpho自帶平差軟件解算，根據(jù)確定的作業(yè)區(qū)域網(wǎng)平差分析，迭代計算等過程進行處理。

（4）質(zhì)量控制

無人機航拍的質(zhì)量控制主要通過在空三加密的過程中對拍攝鏡頭的設置、信息文件的處理、像點匹配、控制點的選擇、重疊點的控制等相關內(nèi)容進行檢查與處理，保證成像的質(zhì)量滿足作業(yè)設計的要求。

（5）質(zhì)量檢查

在經(jīng)過7個架次的航行拍攝之后，通過對模型的統(tǒng)計精確度進行分析，主要對空三角測量的數(shù)據(jù)進行分析，統(tǒng)計出測量的模型連接平面位置與控制點較差最大值是0.213 m最小值是0.061m，這樣測量的高程較差最大值是0.152米，滿足作業(yè)設計的要求，說明拍攝的高度誤差滿足要求，同時也說明測量時確定的作業(yè)模型具有較高的精度，測量滿足具體的要求，在檢查空三加密的圖像成像時采用電腦自動合成、人工后期編輯處理等一系列的處理，使得空三密的過程更加可靠。

三、結束語

無人機低空攝影測量系統(tǒng)在水利工程的測量中應用十分廣泛而靈活，具有投入少，效益高等特點，利用無人機低空攝影測量可以對1：5000——1：10000的水利工程地形圖進行測量，而且測量的精度與標準能夠完全滿足工程的要求，在具體的測量過程中，因為作業(yè)設計過程中的像控點不同，也會產(chǎn)生不同的拍攝結果，而且拍攝模型的分區(qū)不同，也會產(chǎn)生不同的拍攝結果，這就要求在拍攝的過程中，將電腦自動合成處理、人工后期編輯處理等有機的結合在一起進行綜合處理，以滿足具體作業(yè)設計的拍攝要求。

參考文獻：

[1]王湘文，于啟升，王雅鵬.無人機低空攝影測量系統(tǒng)在大比例尺地形圖中的應用[J].地礦測繪，2013（5）.