無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用

任新春

摘要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)人口的增長(zhǎng)，用電量逐漸增加，電力資源日趨緊張，人們對(duì)水利工程的需求不斷增加。國(guó)家正在大力建設(shè)水利工程，以滿足人們對(duì)水利工程的需求。在水利工程的建設(shè)中，測(cè)繪是較為重要的工序。由于我國(guó)水利工程所涉及的建造面積較大，測(cè)繪工作難度較大，因此施工人員在測(cè)繪過(guò)程中往往會(huì)使用無(wú)人機(jī)，提高水利工程測(cè)繪的準(zhǔn)確性，進(jìn)而為水利工程的設(shè)計(jì)工作奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù);水利工程測(cè)量;應(yīng)用

引言

在傳統(tǒng)的水利工程測(cè)量工作中所采用的主要是人工測(cè)量以及遙感測(cè)量等傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，雖然能夠?yàn)樗こ痰囊?guī)劃設(shè)計(jì)以及施工管理等提供相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，不過(guò)在測(cè)量效率、測(cè)量成本以及測(cè)量精度等方面還存在不同程度的問(wèn)題。而近年來(lái)我國(guó)在無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，其中以無(wú)人機(jī)為平臺(tái)搭載測(cè)量設(shè)備的新型航測(cè)技術(shù)在水利工程測(cè)量工作中的應(yīng)用極大地降低了航攝測(cè)量的技術(shù)難度和測(cè)量成本，同時(shí)有效地提高了技術(shù)的適應(yīng)性和測(cè)量質(zhì)量精度。因此測(cè)量人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的研究，準(zhǔn)確把握其技術(shù)特點(diǎn)，并要結(jié)合水利工程測(cè)量的實(shí)際情況充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高測(cè)量的質(zhì)量和效率，為水利工程建設(shè)提供更加全面準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

1無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

一是操作靈活，測(cè)量方便。無(wú)人機(jī)體積小、重量輕，可以搭載微型高清攝像機(jī)，人為操控對(duì)特定的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，操作十分靈活方便。在飛行模式上，可以垂直升降，不需要專門場(chǎng)地，或是彈射架等輔助設(shè)備。根據(jù)無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)反饋的航測(cè)影像，如果技術(shù)人員對(duì)航測(cè)結(jié)果不滿意，還可以操作無(wú)人機(jī)對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行多角度反復(fù)航測(cè)，直到獲取滿意影像資料或數(shù)據(jù)信息為止。另外，由于無(wú)人機(jī)小巧輕便，能耗較低，續(xù)航能力較強(qiáng)，目前一些主流無(wú)人機(jī)，續(xù)航能力通常在30min以上。二是環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。很多水利工程位于山區(qū)等環(huán)境復(fù)雜地帶，或是地形比較復(fù)雜、危險(xiǎn)，人工測(cè)量可能會(huì)面臨較多安全隱患。而無(wú)人機(jī)航測(cè)則具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，根據(jù)地面站系統(tǒng)提前規(guī)劃好飛行線路，以躲避高大樹(shù)木或建筑物，安全完成航測(cè)任務(wù)。三是數(shù)據(jù)精確，反饋速度快。在水利工程測(cè)量中，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果和影像資料的精確度有較高要求，無(wú)人機(jī)搭載的高清數(shù)碼相機(jī)，可以獲取1：2500～1：1000之間的大比例、高精度影像資料，完全能夠滿足一般水利工程的建設(shè)、管理需要。另外，短距離無(wú)人機(jī)航測(cè)，還可以在攝影測(cè)量的同時(shí)，及時(shí)將測(cè)量數(shù)據(jù)、影像資料，通過(guò)無(wú)線通訊模塊反饋給地面站，地面站接收信號(hào)后，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，幾乎是同步導(dǎo)出結(jié)果，為技術(shù)人員了解水利工程所在地區(qū)的地質(zhì)信息提供了參考。

2無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用

2.1無(wú)人機(jī)航測(cè)的外業(yè)流程

無(wú)人機(jī)航測(cè)的外業(yè)流程主要是對(duì)工程進(jìn)行控點(diǎn)布設(shè)，然后進(jìn)行航線規(guī)劃，最后進(jìn)行航測(cè)作業(yè)。首先在對(duì)工程進(jìn)行空點(diǎn)布設(shè)時(shí)，因甲工程所處的地勢(shì)比較復(fù)雜，利用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)對(duì)工程進(jìn)行測(cè)量會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，因此采取無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，利用1：2000的比例尺對(duì)工程進(jìn)行測(cè)量，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，對(duì)工程進(jìn)行控點(diǎn)布設(shè)，每隔300m布設(shè)一個(gè)控制點(diǎn)，根據(jù)工程的具體情況決定控制點(diǎn)的數(shù)量。其次，進(jìn)行航線規(guī)劃，根據(jù)工程的具體情況、無(wú)人機(jī)的飛行高度和相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)的路線進(jìn)行合理的規(guī)劃，在航測(cè)過(guò)程中，還需要注意無(wú)人機(jī)飛行的速度、畫面的清晰度、飛行的高度和每個(gè)片區(qū)的高差等等，因?yàn)榧坠こ痰恼麄€(gè)線路里程比較長(zhǎng)，因此在設(shè)置飛行高度300m，將預(yù)定航線規(guī)劃好并導(dǎo)入無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，并且保證在寬闊凈空良好的地區(qū)進(jìn)行操作，提高無(wú)人機(jī)航測(cè)過(guò)程中的安全性和準(zhǔn)確性。最后，根據(jù)設(shè)計(jì)好的航測(cè)路線進(jìn)行航測(cè)作業(yè)，獲取相關(guān)的工程數(shù)據(jù)信息。

2.2無(wú)人機(jī)的定點(diǎn)測(cè)量

無(wú)人機(jī)的定點(diǎn)測(cè)量，就是對(duì)整個(gè)測(cè)量工程進(jìn)行合理的規(guī)劃，把整個(gè)工程，按照不同要求分成幾個(gè)大塊，然后進(jìn)行航線的合理規(guī)劃，最后才能進(jìn)行無(wú)人機(jī)的測(cè)量工作。首先，要按照地理要求，把整個(gè)工程進(jìn)行合理的區(qū)分，主要分為低空作業(yè)，高空作業(yè)等幾個(gè)方面，同時(shí)為了確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，還要對(duì)不同地點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量，每隔幾百米設(shè)置一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。尤其是對(duì)于山谷，盆地等特殊地形的定點(diǎn)更是要要求嚴(yán)格。在以前如果運(yùn)用傳統(tǒng)的航拍技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，一定會(huì)使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)不同幅度的偏差。然而無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使整個(gè)測(cè)量工作都得到了巨大的提升，無(wú)論是畫面清晰度，無(wú)人機(jī)飛行速度，還定點(diǎn)測(cè)量的專業(yè)性，飛行航線的合理規(guī)劃，都做出了合理規(guī)劃。

2.3全數(shù)字空中三角測(cè)量

全數(shù)字空中三角測(cè)量使用國(guó)外的數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)我國(guó)的水利工程進(jìn)行測(cè)繪，使水利工程測(cè)繪人員在進(jìn)行繪制地圖時(shí)可以擁有堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。這種全數(shù)字空中三角測(cè)量不需要測(cè)繪人員對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行過(guò)多的干預(yù)，無(wú)人機(jī)就可以對(duì)水利工程的分區(qū)進(jìn)行拍攝、測(cè)量，進(jìn)而使無(wú)人機(jī)快速的傳回水利工程地勢(shì)中的各種信息與數(shù)據(jù)，使得水利工程測(cè)繪人員在進(jìn)行地勢(shì)測(cè)繪時(shí)可以使用精確的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)地勢(shì)的模型進(jìn)行繪制，進(jìn)而對(duì)后期的水利工程的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在回測(cè)人員使用全數(shù)字空中三角系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)繪時(shí)還可以對(duì)山體的紋理進(jìn)行描繪，進(jìn)而提高地勢(shì)圖繪制的精確性。

2.4數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

在無(wú)人機(jī)外業(yè)航攝完成后，就需要對(duì)無(wú)人機(jī)航攝的結(jié)果進(jìn)行處理。無(wú)人機(jī)在飛行結(jié)束后，需要及時(shí)導(dǎo)出記載內(nèi)存卡中飛行記錄數(shù)據(jù)文件，其中尤為重要的文件就是位置與姿態(tài)系統(tǒng)信息。該信息中包含了航拍照片拍攝時(shí)刻的位置、旁向傾角、航向傾角等信息，這些信息對(duì)于水利工程勘測(cè)工作的開(kāi)展最為重要。在諸多信息導(dǎo)出之后進(jìn)行比對(duì)，并建立起航帶影響縮略圖，進(jìn)行航帶整理，通過(guò)人工判斷是否正確，如果存在問(wèn)題或漏洞需要重新進(jìn)行航帶整理，一直到航帶排列確認(rèn)無(wú)誤為止，才能將數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存?zhèn)溆?。同時(shí)還要準(zhǔn)備相機(jī)的檢校參數(shù)，將相機(jī)檢校參數(shù)錄入數(shù)據(jù)處理軟件，自動(dòng)對(duì)影像進(jìn)行略變差改正。另外，確定像控點(diǎn)的平面控制系統(tǒng)為獨(dú)立坐標(biāo)系，高程控制網(wǎng)則需要嚴(yán)格以國(guó)家高程基準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)整理要包含有位置標(biāo)記的像控點(diǎn)影像。

2.5無(wú)人機(jī)航測(cè)設(shè)備的選擇

在應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行水利工程測(cè)量時(shí)，測(cè)量人員應(yīng)根據(jù)具體的航測(cè)任務(wù)來(lái)選擇相應(yīng)的無(wú)人機(jī)類型型號(hào)，以確保無(wú)人機(jī)的適飛條件、飛行性能以續(xù)航實(shí)踐等能夠滿足航測(cè)計(jì)劃的要求。同時(shí)，由于無(wú)人機(jī)的飛行控制以及拍攝測(cè)量主要是按照航測(cè)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)參數(shù)來(lái)執(zhí)行操作，因此要做好各項(xiàng)飛行參數(shù)的設(shè)置工作，并要結(jié)合水利工程項(xiàng)目對(duì)測(cè)量影像信息的具體精度等，選擇無(wú)人機(jī)上搭載的攝像設(shè)備的型號(hào)，以確保其所采集的影像信息的分辨率能夠達(dá)到水利工程測(cè)量的清晰度要求。此外，還應(yīng)合理選擇無(wú)人機(jī)航測(cè)的氣候條件，一般應(yīng)在無(wú)風(fēng)或少風(fēng)的晴朗天氣條件下應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)對(duì)水利工程進(jìn)行測(cè)量，以保證飛行安全，并可以提高測(cè)量的精度。

結(jié)語(yǔ)

在水利工程建設(shè)、管理中，地形地質(zhì)測(cè)量十分重要，通過(guò)及時(shí)提供精準(zhǔn)的測(cè)量信息，可以為各項(xiàng)工作開(kāi)展提供參考與支持。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的成熟，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在這一領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用。水利技術(shù)人員要熟練掌握無(wú)人機(jī)航測(cè)的操作要點(diǎn)和應(yīng)用流程，采取措施減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的參考價(jià)值，支持水利建設(shè)、管理工作。

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