水利地形測(cè)繪航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

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摘要：近年來(lái)，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)因高精度、高分辨率、高測(cè)繪速度等明顯優(yōu)勢(shì)在工程地形測(cè)量領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。文章結(jié)合水利工程實(shí)際測(cè)量情況，闡述了無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)及其在水利工程地形圖領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)及價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航空攝影；地形測(cè)繪；水利工程

1引言

我國(guó)人口基數(shù)大，用水問(wèn)題相比其他國(guó)家更為重要且值得研究，所以我國(guó)非常重視興修水利。水利工程的建設(shè)離不開(kāi)地形圖測(cè)繪，測(cè)繪技術(shù)在水利工程建設(shè)中的重要性可見(jiàn)一斑。航空攝影測(cè)量（AerialPhotogrammetry）技術(shù)的快速發(fā)展使其在測(cè)繪領(lǐng)域中承擔(dān)起越發(fā)重要的工作，同時(shí)也促[1]使測(cè)繪工作開(kāi)始向智能化過(guò)渡。航空攝影測(cè)繪技術(shù)具有高精度、高分辨率、高測(cè)繪速度的優(yōu)點(diǎn)，特別適用水利工程地形圖的測(cè)繪。水利工程的設(shè)計(jì)對(duì)測(cè)量精度的要求非常高，傳統(tǒng)的人工儀器測(cè)量辦法所獲取資料的精準(zhǔn)度不能滿(mǎn)足水利工程的需[2]要。而無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)繪能夠獲得較為精準(zhǔn)的地形圖資料，可以基本解決水利工程測(cè)繪中的問(wèn)題。

2航空攝影測(cè)量技術(shù)

2.1技術(shù)介紹

航空攝影測(cè)量技術(shù)是利用無(wú)人機(jī)裝載的攝像設(shè)備對(duì)下方地面地形進(jìn)行攝錄，同時(shí)綜合下方設(shè)置的像控點(diǎn)的坐標(biāo)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，完成測(cè)量工作。航空攝影測(cè)量技術(shù)的設(shè)備主要有無(wú)人機(jī)、機(jī)載攝像設(shè)備、地面監(jiān)控設(shè)備。軟件主要有遙控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)、航線(xiàn)設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)處理。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)繪具有耗能少、時(shí)間短、精度高、飛行要求少等優(yōu)勢(shì)，其精度可以滿(mǎn)足1:1000甚至是1:2000的比例尺要求，分辨率可以達(dá)到0.05m（見(jiàn)圖1）。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)常與GPS相結(jié)合使用，這樣可以直接獲得數(shù)字化的地形圖，能夠保障水利工程測(cè)繪效率，滿(mǎn)足其精度要求，并且可以節(jié)約測(cè)繪成本。

2.2發(fā)展?fàn)顩r

2.2.1技術(shù)發(fā)展我國(guó)在20世紀(jì)就開(kāi)始了攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，新中國(guó)建立后開(kāi)始了航空攝影測(cè)量技術(shù)的研究與應(yīng)用。到21世紀(jì)已經(jīng)將航空測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于三維城市的地形圖建模。近年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)了西部測(cè)繪計(jì)劃，其中發(fā)揮重要作用的[3]技術(shù)正是航空攝影測(cè)量技術(shù)。經(jīng)過(guò)大量無(wú)人機(jī)測(cè)繪工程項(xiàng)目驗(yàn)證，證明了航空攝影測(cè)量技術(shù)能夠有效彌補(bǔ)衛(wèi)星遙感測(cè)繪的不足，但也有一些不足，比如易受天氣原因影響精度、易被地面植被遮擋影響測(cè)繪效果等。

2.2.2水利測(cè)繪現(xiàn)狀當(dāng)前水利工程測(cè)繪受限于測(cè)量人員稀缺以及專(zhuān)業(yè)技能素養(yǎng)不足，所以水利工程傳統(tǒng)測(cè)量法質(zhì)量較低，導(dǎo)致水利設(shè)計(jì)以及施工建設(shè)都很難快速進(jìn)行。此外，水利工程測(cè)繪也受器械制約，部分公司及工程承包單位因經(jīng)濟(jì)成本高，而不選擇更新高科技測(cè)繪設(shè)備。

2.3航空攝影測(cè)量水利測(cè)繪流程

2.3.1外業(yè)像控點(diǎn)布設(shè)航空攝影測(cè)量需要在地面上網(wǎng)狀布設(shè)控制點(diǎn)，在無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍照之前要選擇好地面上的明顯標(biāo)志，并布置像控點(diǎn)。水利地形中像控點(diǎn)的布設(shè)常見(jiàn)于河道附近的平坦地勢(shì)或高點(diǎn)，這樣能夠避免被上漲河水淹沒(méi)。

2.3.2航空攝影進(jìn)行航空攝影測(cè)繪時(shí)，要選擇云霧少、晴朗無(wú)風(fēng)、空氣透亮的天氣進(jìn)行，且在無(wú)人機(jī)預(yù)設(shè)航線(xiàn)上進(jìn)行布點(diǎn)，防止無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中對(duì)地形測(cè)繪拍攝出現(xiàn)遺漏，保證航線(xiàn)通過(guò)主要攝像區(qū)域且滿(mǎn)足要求。技術(shù)人員需根據(jù)需要攝影的區(qū)域提前設(shè)計(jì)好航線(xiàn)航向、飛行高度及速度。

2.3.3立體測(cè)圖航空攝影立體測(cè)圖工作主要是在行業(yè)專(zhuān)用平臺(tái)上完成內(nèi)業(yè)信息收集統(tǒng)計(jì)，將確定信息直接加密后導(dǎo)入測(cè)繪工作站成圖。通過(guò)應(yīng)用EPS，結(jié)合PS在測(cè)量文件中觀察的作用，對(duì)水利信息進(jìn)行收集以完成圖的數(shù)目做統(tǒng)計(jì)值單位，并進(jìn)行繪制，每幅圖單獨(dú)存放，確定圖名及編號(hào)，然后轉(zhuǎn)格式為.DWG的圖紙，然后就可以使用AutoCAD軟件來(lái)進(jìn)行測(cè)繪圖紙的查看與編輯。

3水利工程項(xiàng)目應(yīng)用

3.1測(cè)繪工程概況

本文選擇的水利測(cè)量工程是紅旗水庫(kù)，該水庫(kù)位于湖南省常德市。壩址位于常德市柳葉湖段上游1km處，鄉(xiāng)鎮(zhèn)25km之外。該水庫(kù)流域面積25.2km，蓄水位常保持在4371.00m，水庫(kù)容積為2250×10m。水庫(kù)主要負(fù)責(zé)周?chē)l(xiāng)鎮(zhèn)的供水與農(nóng)田灌溉工作，是一座中小型水利工程。本次航空攝影測(cè)量項(xiàng)目測(cè)量范圍：庫(kù)區(qū)測(cè)量、淹沒(méi)調(diào)查、防護(hù)區(qū)以及壩址在內(nèi)。測(cè)量的地形范圍較廣闊，使用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)可以較好地完成此次水利測(cè)量，在效率、精度、質(zhì)量等層面上滿(mǎn)足要求。水庫(kù)航測(cè)圖見(jiàn)圖2。

3.2航線(xiàn)設(shè)計(jì)及地面控制

應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)對(duì)該水利工程進(jìn)行測(cè)繪，需要先完成對(duì)該地的分析工作。分析待測(cè)繪區(qū)域的地貌特點(diǎn)、面積、土地構(gòu)成、高度等，然后通過(guò)調(diào)查分析結(jié)果進(jìn)行無(wú)人機(jī)測(cè)繪航線(xiàn)的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行航線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)，要設(shè)定好無(wú)人機(jī)飛行的高度、航線(xiàn)方向以及航線(xiàn)覆蓋重合度，且要在航線(xiàn)圖中明確顯示。一般航線(xiàn)的攝像重合度保持在50%以上，甚至可達(dá)70%。操作無(wú)人機(jī)航測(cè)需要有工作人員在地面進(jìn)行遙控，要綜合航測(cè)地形、面積、高度來(lái)布置地面控制點(diǎn)，在水利工程中，像控點(diǎn)一般布置在河道旁的土地上。這樣可以保證航測(cè)覆蓋待測(cè)區(qū)域，提升航測(cè)圖的精度。

3.3空中三角測(cè)量

本文航空攝影測(cè)量荊山水庫(kù)項(xiàng)目主要使用SVS軟件進(jìn)行空中三角加密測(cè)繪?？杖郎y(cè)量是能夠消除因航線(xiàn)飛行精度、植被遮擋導(dǎo)致的部分地區(qū)航測(cè)精度不達(dá)標(biāo)的重要手段?？罩腥菧y(cè)量能夠通過(guò)人工調(diào)整，在地形復(fù)雜地區(qū)優(yōu)化測(cè)繪結(jié)果，達(dá)到1:2000的測(cè)量精度。

3.4數(shù)據(jù)采編

采集人員在采集水庫(kù)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)參照無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的信息使用Mapmatrix軟件及影響模型完成對(duì)水庫(kù)地貌特征的分析。在地貌特征分析過(guò)程中，應(yīng)注意使用點(diǎn)、線(xiàn)、面結(jié)合的方法對(duì)航測(cè)圖像進(jìn)行標(biāo)記，這樣才能反映水庫(kù)實(shí)際地形特點(diǎn)，對(duì)水庫(kù)有一個(gè)整體的把握。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，航空攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程中的廣泛應(yīng)用，能夠真實(shí)反映水利工程情況，幫助工程人員更好地進(jìn)行水利工程施工設(shè)計(jì)，推動(dòng)水利測(cè)量事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛久常,趙世軍.遙感及航空攝影測(cè)量中的新技術(shù)探討[J].智能城市,2020,6(20):21-22.

[2]趙明哲,王薇娜.無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究,2020,5(20):250-251.

[3]姚艷麗.淺談無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在河湖管理中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2020(25):175-176.

作者：黃永誠(chéng) 李瑤 邱平武 單位：湖南省有色地質(zhì)勘查局二四七隊(duì)