水利水電工程中無(wú)人機(jī)航測(cè)成圖的應(yīng)用

付平

（濟(jì)寧市勘測(cè)院，山東 濟(jì)寧272001）

1 引言

無(wú)人機(jī)是指無(wú)人駕駛的飛機(jī)。無(wú)人機(jī)自從出現(xiàn)以來(lái)，最早被用于第一次世界大戰(zhàn)中。相比于有人駕駛的飛機(jī)來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)自身的體積比較小，也正是因?yàn)槿绱耍瑹o(wú)人機(jī)的攜帶更加方便，而且能夠廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，并能夠在惡劣的條件下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。結(jié)合我國(guó)水利水電測(cè)繪工程的實(shí)際情況進(jìn)行分析，在實(shí)際的測(cè)繪工作中，不僅工作量非常大，還會(huì)受到技術(shù)方面的限制，從而降低了測(cè)繪工作的質(zhì)量與效果。所以，在無(wú)人機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用的背景下，應(yīng)在水利水電工程測(cè)繪工作中引入無(wú)人機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)減少工作量，確保檢測(cè)人員安全以及提高工作效果的目的。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)成圖技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

該水庫(kù)建設(shè)的主要目的就是灌溉與防洪，而且也能夠發(fā)揮持續(xù)供水與發(fā)電的作用，屬于大型的水利水電工程。

2.1 航空攝影測(cè)量

在水利水電工程測(cè)繪工程中，合理地應(yīng)用低空數(shù)字測(cè)繪航空攝影系統(tǒng)，并采用姿態(tài)感應(yīng)對(duì)相機(jī)姿態(tài)控制方面的云臺(tái)進(jìn)行控制，確保云臺(tái)與相機(jī)之間的傾斜角糾正角速度達(dá)到15（°）/s，使相機(jī)的傾斜角能夠得到及時(shí)的改正，這樣一來(lái)，能夠?qū)⒑狡膬A斜角全部糾正過(guò)來(lái)。

經(jīng)過(guò)多次對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)成圖技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，大多數(shù)航空攝影得到的影像都非常清晰，而且層次也比較豐富，在色彩方面，色調(diào)鮮艷而且柔和，能夠與地物的實(shí)際色彩保持相同。在實(shí)際的航空攝像過(guò)程中，能夠開(kāi)展飛行作業(yè)的時(shí)間有限，所以飛行結(jié)束后，應(yīng)對(duì)所拍攝影像的完整度、清晰度等進(jìn)行嚴(yán)格的篩查，從而確保航線的重疊能夠高于65%，且旁向重疊能夠低于35%，使其可以與規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)和要求保持一致[1]。除此之外，拍攝區(qū)域內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)絕對(duì)漏洞或相對(duì)漏洞，但是會(huì)有一部分飛行架次因?yàn)樘鞖?、季?jié)的因素而受到影響，降低了航片的質(zhì)量，但是，在經(jīng)過(guò)重新飛行后，所拍攝圖像的質(zhì)量均能夠達(dá)到設(shè)計(jì)與規(guī)范的要求。

2.2 外業(yè)像控點(diǎn)的布設(shè)方案和測(cè)量

采用像片控制點(diǎn)的測(cè)量方法在拍攝照片前進(jìn)行實(shí)地的布標(biāo)，同時(shí)采用該方法對(duì)一些比較明顯的地物點(diǎn)進(jìn)行刺點(diǎn)。在這其中，高程和平面的控制點(diǎn)均由像控點(diǎn)共同組合而成。結(jié)合本次所需要進(jìn)行測(cè)量的項(xiàng)目所具有的特點(diǎn)進(jìn)行深入的分析與考慮后，判斷該水庫(kù)的庫(kù)區(qū)所包含的全部像控點(diǎn)均為平高點(diǎn)，并且這部分平高點(diǎn)基本上都被布設(shè)在地面比較平坦的位置或者是沿著河道兩側(cè)的公路旁[2]?？紤]可能會(huì)出現(xiàn)淹沒(méi)的情況，在一般情況下都會(huì)將像控點(diǎn)集中布置在比較平坦的耕地區(qū)域。在本次無(wú)人機(jī)航測(cè)成圖技術(shù)的應(yīng)用中，因?yàn)樗畮?kù)的面積適中，所以，一共布設(shè)40 個(gè)像控點(diǎn)。

2.3 測(cè)量像控點(diǎn)

在測(cè)量像控點(diǎn)時(shí)，要求像控點(diǎn)具有的精準(zhǔn)度不可以低于圖根點(diǎn)的精準(zhǔn)度。實(shí)際進(jìn)行測(cè)量時(shí)，有很多種方法可以進(jìn)行選擇，比如，RTK 測(cè)量方法、三角測(cè)量方法以及導(dǎo)線測(cè)量方法等。在本次案例中，實(shí)際使用的則是RTK 測(cè)量方法與導(dǎo)線測(cè)量方法。同時(shí)，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為了能夠提高測(cè)量的精準(zhǔn)性，也應(yīng)用了CORS 網(wǎng)絡(luò)RTK 作業(yè)方式，但是因?yàn)槭艿剿畮?kù)所在地區(qū)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)因素的影響，最后選擇使用穩(wěn)定性比較高的RTK 測(cè)量方法。

3 立體測(cè)圖與DEM和DOM的生成相關(guān)研究

3.1 立體測(cè)圖的研究

對(duì)于立體測(cè)圖來(lái)說(shuō)，其主要所指的就是運(yùn)用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站以及Map Matrix。在實(shí)際的測(cè)量中，合理地運(yùn)用這2 種測(cè)量系統(tǒng)，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，而且也能夠真正地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)核線影像與自動(dòng)定向計(jì)算的匹配處理[3]，相比于傳統(tǒng)的處理過(guò)程來(lái)說(shuō)，其處理速度有所提升，從而有效地降低了作業(yè)的時(shí)間，也能夠降低工作人員的工作量和工作壓力，在這基礎(chǔ)上，也有效地提高了工作效率與數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)度。在這樣的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)自身不僅具有全過(guò)程自動(dòng)化的特點(diǎn)，而且也能夠真正地實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，從而能夠?qū)⑾到y(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)充分地發(fā)揮出來(lái)，更好地處理地形區(qū)對(duì)水利水電測(cè)繪工程造成的影響。

在測(cè)量的過(guò)程中，全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站的主要作用就是對(duì)作業(yè)范圍內(nèi)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集與采集，并且對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行合理的使用，從而達(dá)到恢復(fù)測(cè)量區(qū)域的目的。同時(shí)，每個(gè)模型也能夠通過(guò)自動(dòng)定向的作用進(jìn)行重新定向，而后形成核線。在此前提條件下，所采集的數(shù)據(jù)就是制作成圖模型的主要單位，并將每一個(gè)圖像都存放在單獨(dú)、特定的文件中，最后再利用具體的程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成為CASS 形式的數(shù)據(jù)文件。

3.2 DEM和DOM的生成

在DOM 的生成過(guò)程中，則需要對(duì)影像進(jìn)行色彩調(diào)整與糾正等作業(yè)處理，而通過(guò)Map Matrix 所具有的ERT 模塊，其能夠合理地運(yùn)用已經(jīng)完成處理的參考影像，并對(duì)影像的色彩、清晰度等進(jìn)行合理的調(diào)整。除此之外，也能夠?qū)⒂跋駡D幅裁切、鑲嵌等工作一次性完成，真正地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作與處理。

3.3 DEM和DOM的配合操作

測(cè)量的過(guò)程中，將DEM 和DOM 進(jìn)行疊合作業(yè)，能夠快速地形成三維現(xiàn)勢(shì)性圖，從而強(qiáng)化影像整體的立體感，增強(qiáng)觀看時(shí)的視覺(jué)體驗(yàn)。

4 無(wú)人機(jī)航測(cè)成圖的具體處理環(huán)節(jié)

在水利水電工程中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)成圖技術(shù)，主要分為2 個(gè)階段，分別為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與數(shù)據(jù)解算。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，主要關(guān)注無(wú)人機(jī)在完成飛行任務(wù)后，對(duì)重點(diǎn)姿態(tài)與位置進(jìn)行處理，同時(shí)關(guān)注航拍的位置、影像的旋轉(zhuǎn)角度以及旁向和航向的傾斜角度，做好數(shù)據(jù)的對(duì)比工作，對(duì)其進(jìn)行有序的調(diào)整。同時(shí)，在進(jìn)行參數(shù)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)的校正，并設(shè)定好獨(dú)立的坐標(biāo)，并對(duì)像控點(diǎn)的影像進(jìn)行特殊標(biāo)記[4]。對(duì)于數(shù)據(jù)解算來(lái)說(shuō)，其中主要包括新建項(xiàng)目、納入控制點(diǎn)、數(shù)據(jù)的處理以及數(shù)據(jù)導(dǎo)出4 個(gè)步驟。在新建項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)將所拍攝好的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入處理，而后建立圖像的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，確保其能夠根據(jù)實(shí)際情況匹配到最佳位置，而后利用有效的參數(shù)完成數(shù)據(jù)處理；在布置像控點(diǎn)，應(yīng)利用編輯器對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，而后再選取最為合適的坐標(biāo)系，導(dǎo)入定義文件，隨后將布設(shè)的空點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，并且將有效的航片進(jìn)行標(biāo)記。對(duì)于數(shù)據(jù)處理說(shuō)，必須要重點(diǎn)關(guān)注初始化數(shù)據(jù)處理的精確度，利用有效的控點(diǎn)位置來(lái)滿足精確度方面的要求，能夠更加全面地完成測(cè)繪工程的要求。對(duì)于數(shù)據(jù)導(dǎo)入來(lái)說(shuō)，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)系統(tǒng)具有比較多的導(dǎo)出模型，在建立立體模型的過(guò)程中，應(yīng)采用有效的檢測(cè)方法對(duì)空三的成果進(jìn)行檢測(cè)，使其所產(chǎn)生的誤差能夠被控制在5cm 以內(nèi)，且高程的誤差不超過(guò)0.3m，最后再完成有效的數(shù)據(jù)測(cè)圖，而后形成數(shù)字性的畫(huà)圖，從而有效地提高航測(cè)的精確度。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，無(wú)人機(jī)航測(cè)成圖技術(shù)的應(yīng)用，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)效益方面，還是從工作效率方面，都能夠有效地提高水利水電工程測(cè)繪工作的效率與質(zhì)量，相比于傳統(tǒng)的全站儀測(cè)量方式，其表現(xiàn)出無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。