无人机低空摄影测量系统在水利工程测量中的应用

顾利红 张宁宁

摘要：目前，无人机已广泛应用于水利工程测绘领域，其自身优点较多，在顺利完成水利工程测绘任务的同时还能对获得相应的正射影像。本文就无人机低空摄影测量系统在水利工程测量中的应用进行分析，同时简述其在水利工程测量中的应用优点，重点凸显无人机在该项测量过程中的优势。结合我国工程实际，无人机低空摄影测量的广泛应用从侧面表现出国内迅猛发展的测绘技术，同时也预示我国未来的技术发展前景将会越来越广阔。

关键词：无人机；水利工程测量；应用

在摄影测量过程中，根据驾驶方式的不同，可将执行测绘任务的飞行器分为有人机和无人机，尽管目前的测量技术可以监测到具体的地理数据，但是卫星测量过程中仍然因为回归周期、飞行高度的影响难以快速、及时、全方位地获取地理环境信息。不仅如此，有人机系统因需人为控制导致其机动性低下、测量成本较高，基于无人机平台的测绘技术正是这些缺陷的有效补充手段。

一、概述

（一）无人机测量系统

无人机系统由飞行器、地面控制设备、任务荷载、数据链路、发射与回收装置、地面支援及维护设备等六个部分组成。其外形特征较小，但是其携带的高精度数码成像设备，可拍摄飞行过程中遇到的各种地物，其控制过程中主要使用的是GPS导航系统和遥控技术。对于无人机的飞行过程而言，其可以达到与地面相距300米，且此范围属于遥控最佳范围，一般不会出现无人机不受控制的现象。在飞行过程中，主要利用光栅影像记录该飞机所测到的数据，然后再通过电脑进行数据传输、处理，进而获取所需的数据[1]。进入21世纪后，无人机广泛被很多行业使用，对于我国而言，水利工程測量过程中已逐渐使用无人机测量系统，在较低的航高内对水利工程实况进行航摄，进而确保该项工程顺利开展。

（二）无人机技术的含义

无人机，顾名思义，就是无需人为驾驶，是一种由动力驱动，可自主飞行或遥控飞行，能携带任务荷载，可重复使用的航空器。无人机测绘技术不同于传统测绘技术，它们之间的区别如下所述：第一，无人机测绘技术由于不受重访周期的限制，可根据需要随时起降，时效性好，从而提高测绘效率，同时还能确保数据更加精确；第二，该项测绘技术有助于加快建设数字化城市，进而促使我国逐渐迈向数据化时代；第三，该项技术科促使其社会管理能力更高效。因此，对于我国的科技进程而言，该项技术的研究和应用不可或缺。

二、无人机低空摄影测量系统在水利工程测量中的应用

（一）低空摄影测量外业

在分析低空摄影测量精度的过程中，我们知道其飞行质量可直接影响内业质量和处理进度，其航线平直度、色调均匀性、摄影平台稳定性等都是其重点影响因素[2]，同时，以上外业因素可有效保证其获取最佳的内业质量。

（二）低空摄影测量定向

内定向、相对定向、绝对定向三者一起决定其测量定向结果，内定向的影像校对过程中通常采用的是批处理方式[3]，然后再对其自行测量所处的位置进行重点检查，避免由于内定向点位置漂浮移动导致其他两个定向结果的精度不正确。相对定向的定向参数设置过程中可全面考虑其测量地区的实况，此时依然采取批处理方式，一旦结果里面的两张像片匹配度不高，则需要对其定向参数进行重新设置，促使同名点之间的差距更小，若仍不能提高其匹配度，此时就应该质疑其信息的准确度。在定向完成后，可通过查看精度报告来判断定向是否满足规范要求，一旦其精度不合格，则需要再次调节定向点位置，再对其实施定向计算，进一步获取符合规定的精度。

（三）基于低空摄影测量技术的DEM

DEM即数字高程模型，是一种数字地形模型，主要是通过一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。对于该项摄影测量而言，摄影比例尺、匹配效果、高程精度等都会影响DEM的质量和精度，各种影响要素需采取各式处理方法。其中影响最大的是航摄比例尺，可根据测区的实际地形及相应的成图要求确定合适的比例尺。对于阴影区、森林密集区、悬崖峭壁区等匹配效果不理想的区域，可通过人为加点加线的预处理方式来提高其匹配质量。较之人工操作的飞行摄影测量而言，其自身产生灰色影像，但是该项摄影技术在DEM的基础上则会产生更强的立体感，并且更容易确定海拔点的位置。

（四）基于低空摄影测量技术的DOM

DOM即数字正射影像图，是利用数字高程模型。对航摄像片进行预处理、几何纠正和镶嵌，按图幅范围裁切生成的影像数据。对于该项测量过程而言，利用已有的DEM，对DOM进行镶嵌拼接，其效果、质量要比在灰度影像上形成的DOM高得多。对于彩色DOM的制作过程而言，镶嵌影像之间的反差是影响其制作效果的主要因素，由具体操作可知，第一航带和邻近航带之间会形成反差比较大的影像，且其反差效果不同于其他航带，进而导致其整体效果遭受影响，主要是由于拍摄时的采样角度和光照强度的不同，导致相邻图像重叠区域出现明暗强度及变形程度的差异，所以，需要对正射影像图进行匀色处理，另外还需对其已经镶嵌的影像进行重点处理，进而避免造成部分重要数据信息丢失，通过上述措施来保证DOM的制作质量。

三、改进无人机在低空摄影中出现的问题和方法

尽管现在大部分水利工程测量过程中都在使用无人机，但是因为国内没有全面掌控该项测量技术，导致其使用过程出现各式问题，比如，无人机设备先进程度不高、有关的技术人员自身不具备足够的专业知识水平、设备运转环境恶劣等，上述问题都会直接影响无人机的稳定性运转，针对上述问题提出的相关解决措施如下所述。

第一，强化探究国内无人机技术，借鉴国外发达国家的无人机技术使用和探究结果的同时，学习在水利工程测量过程中使用无人机，从而促使国内的水利工程在该项技术的应用上得以提高。第二，提高有关技术人员的无人机操作能力，对其进行分批次培训的同时还可以组织其参与相关的国内外技术交流讲座，进而在提高其专业操作水平的同时保证无人机的稳定运转，有助于提高其问题解决能力。

四、结束语

总的来说，现在的测量行业已经离不开低空无人机摄影测量，所以，我们需要不断提升其行业的整体工作效率，借此最大程度满足我国的测绘需求，为今后的数字化城市建设奠定基础。

参考文献：

[1]张瑞红.浅谈无人机低空摄影在涡河河道带状地形测量中的应用[J].河南科技，2015（13）：92-94.

[2]吕慧娟.探讨无人机低空摄影测量系统在大比例尺地形图中的使用[J].门窗，2016（3）：45-45.

[3]邹威.浅谈无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景[J].大科技，2014（29）.

（作者单位：淮安市水利勘测设计研究院有限公司）