無人機航測在山區(qū)水利測繪中的應(yīng)用要點研究

王旭

摘 ? 要：我國地形復(fù)雜，山區(qū)面積廣闊。為有效保障山區(qū)人民的正常生活及安全生產(chǎn)，有必要開展山區(qū)水利測繪工作。傳統(tǒng)的山區(qū)水利測繪主要依靠人工測量，由于人工測繪無法保證效率，加之準確性不高，在山區(qū)特殊地形地貌的多重因素影響下，使其無法真正勝任山區(qū)水利測繪工作。隨著技術(shù)的發(fā)展，無人機航測廣泛應(yīng)用到了此項工作中，因其具有較強的測繪能力，且不受各種因素影響，可以全方位測定各項數(shù)據(jù)。本文通過研究無人機航測在山區(qū)水利測繪中的應(yīng)用要點，可以為今后實現(xiàn)全智能化作業(yè)提供理論及應(yīng)用基礎(chǔ)，促進我國的測量技術(shù)及水利工程的全面進步。

關(guān)鍵詞：無人機航測 ?山區(qū)水利測繪 ?應(yīng)用要點

中圖分類號：TV221 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）06（a）-0062-02

無人機航測技術(shù)主要采用了遙感技術(shù)，對帶測定區(qū)域中的具體情況做詳細記錄及分析。在開展航測的過程中，可以在較短時間內(nèi)掌握到地理位置、地質(zhì)狀況、空間植被等全方位信息，并對其中的各類關(guān)鍵性信息做準確分析，為今后的山區(qū)水利工程建設(shè)提供一手的資料。

無人機因其具有靈活的作業(yè)方式，并且能夠勝任各種惡劣環(huán)境下的工作，從而獲得了快速發(fā)展。水利測繪工作較為復(fù)雜，會在實際操作中面臨各種困難，在水利測繪中積極引入無人機技術(shù)后，不僅能夠大幅降低測繪成本，并且還可以應(yīng)對各種惡劣環(huán)境下的測繪工作。據(jù)此可知，山區(qū)水利測量中采用無人機航測技術(shù)可以取得顯著的應(yīng)用效果。將無人機航測技術(shù)應(yīng)用到山區(qū)水利測繪工作中后，可極大促進山區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)及快速發(fā)展。通過分析無人機的應(yīng)用及水利建設(shè)的趨勢可見，無人機遙感成像技術(shù)已成為我國未來水利事業(yè)的發(fā)展方向。

1 ?無人機航測在山區(qū)水利測量中的優(yōu)勢

無人機之所以在近些年中獲得了廣泛應(yīng)用空間，其根本原因在于無人機所特有的優(yōu)勢。山區(qū)水利測繪受制于地形復(fù)雜多變的影響，人工測量不僅消耗大量人力物力，并且不能保障測繪結(jié)果的準確性。如在此過程中引入無人機技術(shù)，可極大加快測量工作進度。無人機航測在山區(qū)水利測量中的優(yōu)勢主要由以下幾點：（1）無人機由于自身無需荷載人員及多余設(shè)備，耗能極少，整體使用成本較低。（2）無人機自身體積較小，可隨身攜帶，適合野外作業(yè)對設(shè)備的靈活性要求。（3）無人機可在各種環(huán)境下快速起飛，無需受到跑道限制，能夠有效節(jié)省作業(yè)時間。（4）無人機安全系數(shù)高，因僅需遠程遙控即可操作，故不存在因意外傷及工作人員的事故。（5）無人機可在飛行高度較低的情況下即可獲得清晰的航拍圖片，方便易操作。

2 ?應(yīng)用于山區(qū)水利測繪中的無人機種類

2.1 固定翼無人機

固定翼無人機借助于動力系統(tǒng)及機翼的滑翔，可實現(xiàn)精確的運動。此類無人機能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離遙控操作，并在機身上搭載了多種傳感器，適合于在各種自然天氣下作業(yè)。固定翼無人機可在多種環(huán)境下進行飛行及降落，其最大優(yōu)勢在于自身體積較大、負載量更高、航距較遠。加之具有優(yōu)異的成圖性能，一般適用于航測距離較大的場景中。

2.2 多旋翼無人機

多旋翼無人機一般具有三個以上的旋翼軸，主要飛行原理為，每個旋翼軸上均配備一臺電動機，隨著電動機轉(zhuǎn)動使得旋翼產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，當(dāng)速度達到一定數(shù)值后即可產(chǎn)生較強的上升推動力。此類無人機旋翼總距保持一致，此點不同于普通的直升飛機。矮旋翼處于不同轉(zhuǎn)速的情況下，所產(chǎn)生的的推動力不同，據(jù)此可以有效控制無人機的飛行速度及方向等。多旋翼無人機操作簡單，可適應(yīng)各種不同環(huán)境下的起落，還可以懸停在固定空間。通過上述分析可見，此類無人機最為適合應(yīng)用于具有垂直起降及懸停的場景中。加之其飛行速度不高，可極大降低作業(yè)過程中的危險系數(shù)，保障測繪中的人員及財產(chǎn)安全。

3 ?無人機航測在山區(qū)水利測繪中的應(yīng)用要點研究

3.1 數(shù)據(jù)處理能力

數(shù)據(jù)處理能力直接反映了無人機的核心性能，故應(yīng)加強對數(shù)據(jù)處理能力的研究。無人機航測技術(shù)應(yīng)用在山區(qū)水利測繪中后，首先應(yīng)提升自身的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，要使圖片橫向重疊度誤差<5%，使其保持在60%左右。在處理圖片時，應(yīng)使旋轉(zhuǎn)角度<6°，傾角>2°，從而有效維持圖片的穩(wěn)定性。無人機在傳輸數(shù)據(jù)時，經(jīng)常會受到多重因素影響，如在開展水中測繪時，應(yīng)保證轉(zhuǎn)向彎曲度不高于3%。

3.2 傳感器裝置技術(shù)

無人機航測的關(guān)鍵在于遙感技術(shù)，有力促進了山區(qū)水利測繪工作的全面進步。在開展航測之前，應(yīng)首先檢查遙感設(shè)備的存儲功能，確保其具有足夠的存儲空間，滿足數(shù)據(jù)的傳輸要求。另外還應(yīng)提前規(guī)劃好飛行高度，確保其時刻保持在遙感裝置的接收范圍之內(nèi)。在測繪過程中，需經(jīng)常面對各樣的地形區(qū)域的影響，故應(yīng)采用具備極高分辨率的遙感裝置。攝像頭是直接關(guān)系到航測質(zhì)量的關(guān)鍵性設(shè)備，應(yīng)選取專業(yè)的航測攝像頭，使其能夠在不同地質(zhì)條件及天氣狀況下均能取得滿意效果。另外要強化數(shù)碼攝像機的主點和主距，采用已知的畸變數(shù)據(jù)驗證航測規(guī)劃。在此過程中，可以將測試地放置于室外進行，可實現(xiàn)大范圍內(nèi)的航測數(shù)據(jù)驗證，保障遙感設(shè)備能夠真正發(fā)揮出應(yīng)有的作用。還要關(guān)注比例尺問題所帶來的影響，要選取具備不少于1：2000比例尺的遙感設(shè)備，可應(yīng)用于測量較為復(fù)雜地形狀況中。

3.3 參數(shù)設(shè)置方面的技術(shù)要求

DPGrid（數(shù)字攝影測量網(wǎng)格系統(tǒng)） 廣泛應(yīng)用于無人機之中，尤其在水利測繪中更是發(fā)揮出了巨大作用。此軟件具有圖像重疊功能，可對待處理圖片進行全方位編輯。另外還可以在航拍過程中即可對圖片進行精確分類，并依據(jù)類別不同分批傳輸。無人機航測中經(jīng)常會因為角度問題產(chǎn)生測量偏差，此軟件可以實現(xiàn)航帶中不少于六張圖片，從而解決了此類誤差問題。要保障測繪效果，首先應(yīng)確保無人機的安全性。在投入使用前，應(yīng)詳細規(guī)劃無人機飛行區(qū)域及路線，精確計算出所需能耗，要及時轉(zhuǎn)入cmr文件，通過對定位定姿系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析，使其與按照無人機航測路線保持一致性。另外要對無人機各系統(tǒng)運行狀況進行分析檢測，提前規(guī)劃好飛行路線。要實現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)的利用價值，可綜合運用多種圖像處理技術(shù)。在航測工作中，要準確設(shè)置出生產(chǎn)模塊參數(shù)，從而促進數(shù)字正射影像圖及數(shù)字高程模型的正常運轉(zhuǎn)。無人機在開展水利測繪的過程中，操作人員時刻掌握好無人機的位置變化，還應(yīng)在規(guī)劃飛行路線時應(yīng)綜合考慮到區(qū)域內(nèi)的地形狀況及地面附著物的分布情況。航拍完成后需呈現(xiàn)出完整的航測圖像，應(yīng)保證所拍攝圖片的質(zhì)量，使其能夠有效應(yīng)用到后期的各項分析工作中。為實現(xiàn)這一目標，且降低人工所帶來的誤差風(fēng)險，需充分利用系統(tǒng)對數(shù)據(jù)作全面處理及拼接。數(shù)字正射影像圖及數(shù)字高程模型的正常運轉(zhuǎn)可準確收集相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠保障航測結(jié)果的準確性。

4 ?結(jié)語

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的快速提升，無人機已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的方方面面。水利測繪是水利建設(shè)的基礎(chǔ)，可極大促進我國的工農(nóng)業(yè)發(fā)展。尤其在地形復(fù)雜的山區(qū)中，無人機航測更是發(fā)揮出了不可替代的顯著優(yōu)勢。在此過程中，不僅有利于提高水利測繪的精確度，并且保障了測繪過程中的安全。通過分析無人機的優(yōu)勢可見，我國的無人機航測技術(shù)已取得了一定進展，故應(yīng)充分利用無人機航測在山區(qū)水利測繪中的巨大作用，從而促進我國水利事業(yè)的快速進步，為山區(qū)經(jīng)濟建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻。

參考文獻

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