無人機航測技術在水利工程測量中的應用

冉慶濤

新疆雙河勘測設計有限公司，中國·新疆 雙河 833400

無人機航測；水利工程；航測技術

1 引言

由于高額的投資和技術要求，現(xiàn)行的大型機載航空攝影法在一定程度上限制了航空測量技術的應用，使其難以滿足小區(qū)域快速更新圖像數(shù)據(jù)的基本要求。輕型和小型無人機載體具有靈活性高和可操作性強的特點，為現(xiàn)代數(shù)據(jù)的采集和工程測繪提供了新的手段，極大地促進了測繪地理信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

2 無人機航測技術的相關概述

當前，隨著社會科學技術的發(fā)展，需要對中國重大建設項目進一步調查，無人機航測技術已在此背景下得到了廣泛應用。該技術主要是將照相設備運輸?shù)綗o人機設備以獲得航空測量的工程數(shù)據(jù)，然后專業(yè)人員對數(shù)據(jù)進行分析，獲得工程數(shù)據(jù)信息，最終創(chuàng)建整個項目的地形圖。該技術具有專業(yè)化、智能化和自動化的特點，大大減少了相關員工的工作量，提高了整個項目的工作效率。

無人機航測技術具有眾多的突出優(yōu)勢，在水利工程的應用中具有關鍵作用。首先，無人機的使用在測繪過程中有很多選擇，無人機不需要對起飛地點提出額外要求，不需要專門的飛機起飛跑道，僅需要小型單位進行起飛，因此無人機的快速起飛能力使無人機具有強大的應急功能，并且可以在外部環(huán)境變化時起飛和降落。由于無人機體積小，可以適應復雜環(huán)境下的低空飛行。低空飛行可以使無人機捕獲的圖像更加清晰，數(shù)據(jù)采集更加清晰，從而無需進行復雜的技術處理[1]。

3 無人機航測技術的技術要求

在中國的水利工程測量中，無人機被廣泛使用，無人機測繪工作的研究和指導工作是提高中國水利建設水平、促進中國工農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要任務。除了提高水利測繪的準確性外，還可以提高測繪作業(yè)的安全性，分析無人機的重要優(yōu)勢和無人機的當前應用，并制定完整的無人機航測應用計劃，對提高中國的節(jié)水水平十分關鍵。在進行無人機航測的過程中，需要掌握一些關鍵技術，如傳感器技術、遙感技術等。要想提高無人機航空測繪的水平，就必須對這些關鍵技術進行深入的研究。無人機測繪在水利工程勘測中具有明顯的優(yōu)勢，由于其成本較低，操作相對簡單，在局部測繪中起著重要的作用。

3.1 無人機遙感技術的技術要求

在山區(qū)進行節(jié)水勘測和制圖時，無人機的遙感技術是確?？睖y和制圖質量和安全的一項重要技術。首先，需要確保航空攝影設備的分辨率滿足測繪要求，以便傳感設備可根據(jù)無人機的具體位置調整控制系統(tǒng)。在產(chǎn)品尺寸和質量方面，傳感器必須能夠適應無人機，并且在開始研究和測繪工作之前，有必要規(guī)劃無人機的特定飛行位置，并確定影響無人機的最大飛行高度和空間的自然元素，以便遙感設備可以獲得給定無人機的使用數(shù)據(jù)并實現(xiàn)與無人機的對接。同時必須根據(jù)無人機飛行計劃傳感設備的存儲容量，以便遙感設備可以充分處理接收到的數(shù)據(jù)并完成數(shù)據(jù)的分析和輸出。在使用遙感技術之前，必須對數(shù)碼相機設備進行嚴格的質量檢查，注意數(shù)碼相機的要點和距離，并根據(jù)獲取的失真數(shù)據(jù)規(guī)劃應用解決方案，在比較技術可行性解決方案的過程中，可以有效地確保傳感設備的質量。同時在拍攝開始前，要更注意比例尺的要求。例如，傳感設備的分辨率必須至少為1：2000 比例尺，能夠分析和處理節(jié)水制圖區(qū)域的復雜地形并拍攝地面的最小值應至少為15cm。

3.2 處理無人機數(shù)據(jù)的技術要求

無人機的數(shù)據(jù)處理能力是決定無人機航測制圖質量的主要決定因素，因此需要對數(shù)據(jù)處理技術進行科學的分析和研究。例如，在航空攝影過程中，視頻拍攝的重疊應保持在60%，并且誤差不應超過5%，以確保數(shù)據(jù)的準確性。航空攝影的重排程度應控制在30%左右，誤差不應超過5%。沖洗膠片時，傾斜角度應控制在20°或更大，并且圖像傳輸過程中的角度也必須保持在規(guī)定的范圍內(nèi)[2]。

3.3 項目管理模塊的參數(shù)設置要求

工程管理模塊是確保無人機航拍質量的重要模塊，除了設置基本參數(shù)外，還需要弄清無人機的航拍路線，并使用多種能源電子技術進行航圖繪制。檢查空間信息并清楚地規(guī)劃無人機飛行路徑可以確保無人機飛行安全。此外，必須在無人機航拍過程中設置信號預處理系統(tǒng)，以便無人機系統(tǒng)可以分析拍攝的效果，調整無人機的飛行狀態(tài)并在內(nèi)部顯示圖像。旋轉360°會導致圖像呈現(xiàn)金字塔結構，需要快速切換圖像，以使無人機的水利映射數(shù)據(jù)具有足夠的值。根據(jù)水利工程的測繪需求，有必要計算工程測繪過程中圖像清晰度以及無人機的飛行路徑和能耗。為了在系統(tǒng)需要等待管理文件時正確管理攝像機，需要及時導入文件并遵循水利測量和制圖要求。分析圖像中的pos 數(shù)據(jù)，以使無人機的映射路徑與系統(tǒng)的收集狀態(tài)相匹配[3]。

3.4 三個空模塊的參數(shù)設置要求

Air 3 軟件是無人機節(jié)水制圖過程中的重要軟件，需要使用DPGRID 作為air 3 軟件的主要形式，以使其與其他模塊匹配。配置智能系統(tǒng)可以在軟件執(zhí)行過程中調整信息，以完全重疊的形式編輯捕獲的圖像。例如，在“航空3”模塊運行期間，必須能夠及時準確地處理通過航空攝影獲得的結果，以便在設置過程中軟件具有足夠的智能峰值。在無人機導航過程中，必須對不同方向的圖像信息進行分類，并且在設置過程中，至少需要六套軟件才能在天線之間拍攝圖像，以便糾正由于角度不同而導致的平面圖中的錯誤。

生產(chǎn)模塊是水測量和制圖任務的最后一個模塊，在此期間，需要使用操作系統(tǒng)來快速、準確地執(zhí)行Dem 和dom 任務。必須精確控制水利測繪所需的點，并完成后續(xù)工作所需的管線設計，以便其他水利工程任務可以依靠無人機測繪的圖像數(shù)據(jù)來進行相關數(shù)據(jù)的研究。可以從系統(tǒng)中自動拼接所有從航空攝影獲得的數(shù)據(jù)，并且自動拼接過程不會影響圖像質量[4]。

3.5 無人機低空航測數(shù)據(jù)收集的技術要求

無人機航空勘測技術是最新的數(shù)據(jù)收集方法，為快速收集地形提供了新思路，并提高了工程勘測數(shù)據(jù)的準確性。在其他地形條件下，對平面和高度的精度要求如下：為確保更準確的測量結果和工程應用的有效性，無人機航測技術在應用前應注意以下幾點：首先，要檢查無人機設備的存在，需要對整個無人機系統(tǒng)進行全面檢查。其次，檢查無人機的攝影設備，看成像效果是否清晰。然后，在應用無人機航測技術時分析周圍環(huán)境，為無人機操作提供更廣闊的環(huán)境。最后，在這項技術的應用中，必須嚴格遵守航測工作流程，以提高航測數(shù)據(jù)結果的準確性。

盡管近年來節(jié)水工程的建設一直在穩(wěn)步增長，以促進社會經(jīng)濟發(fā)展，減少洪災和提高水的利用率，但是由于節(jié)水工程的建設范圍廣泛，因此難以獲得準確的相關性，有很多數(shù)據(jù)影響項目建設的進度。科技的進步促使員工繼續(xù)研究新的測量技術，并且出現(xiàn)了無人機航拍技術。利用無人機系統(tǒng)對本工程進行測繪，可以利用控制平臺對整個工程進行控制，進行完整的測量可以使員工在短時間內(nèi)獲得準確的測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建工程模型。

4 無人機航拍的現(xiàn)場流程

無人機航測的現(xiàn)場流程主要是為項目建立控制點，然后規(guī)劃路線并最終進行航測。首先，由于一般水利工程項目的地形相對復雜，因此在項目中一些區(qū)域使用現(xiàn)有測量技術對項目進行測量會產(chǎn)生一定的誤差，因此采用無人機航測技術，比例尺至少需要設置為為1：2000。采用先進的科學技術對工程進行勘測，布置控制點，控制點每300m 布置一次，控制點的數(shù)量由工程的具體情況決定。其次，根據(jù)項目的具體情況，無人機的飛行高度和相關數(shù)據(jù)進行航線規(guī)劃，合理規(guī)劃無人機的航測路線。在航測過程中，需要注意無人機的飛行速度和拍攝完成的圖片。如果無人據(jù)航測項目的總路線里程相對較長，必須嚴格控制圖片清晰度，無人機飛行高度，每個區(qū)域的高度差等，將飛行高度設置為300m，按照規(guī)劃計劃的路線進行航行，并將其引入無人機飛行控制系統(tǒng)。盡量在在廣闊的區(qū)域工作，以提高無人機航測期間的安全性和準確性。最后，根據(jù)旨在獲取相關工程數(shù)據(jù)信息的航測路線進行航測。

無人機航測在進行的過程中需要進行一些關鍵的內(nèi)部處理，無人機航測的內(nèi)部處理主要涉及數(shù)據(jù)準備和數(shù)據(jù)解決方案。無人機航測數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)準備階段被導出，然后處理實際位置和圖像數(shù)據(jù)，并調整總體方向和側面傾斜角度。最后，對航測數(shù)據(jù)進行分類，并通過先前的控制點布局確定項目的特定坐標。在數(shù)據(jù)解決方案階段，人們需要從項目中獲取無人機航測的相關數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)位置的特定坐標圖以匹配項目的實際位置，嚴格處理實際飛行數(shù)據(jù)和計劃參數(shù)設計，根據(jù)控制點的位置選擇適當?shù)淖鴺讼?，并完成DOM數(shù)據(jù)處理。

5 結語

綜上所述，由于社會經(jīng)濟和科學技術的飛速發(fā)展，無人機航測技術已被廣泛應用于各個社會領域。為了分析該技術在工程技術測繪中的應用，論文對應用進行了更詳細的分析，該技術的應用可以保證節(jié)水工程的順利實施，提高工程進度和測量數(shù)據(jù)的準確性，從而促進節(jié)水工程的穩(wěn)定發(fā)展。無人機測繪在水利工程勘測中具有明顯的優(yōu)勢，由于其成本較低，操作相對簡單，在局部測繪中起著重要的作用。論文分析并探討了無人機的優(yōu)勢、無人機傳感器設備的技術要求以及無人機的數(shù)據(jù)處理技術要求，以提高山區(qū)水利工程中無人機航測的效率。