水利地形測繪航空攝影測量技術應用

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摘要：近年來，無人機航空攝影測量技術因高精度、高分辨率、高測繪速度等明顯優(yōu)勢在工程地形測量領域被廣泛應用。文章結合水利工程實際測量情況，闡述了無人機航空攝影測量技術及其在水利工程地形圖領域中的優(yōu)勢及價值。

關鍵詞：無人機航空攝影；地形測繪；水利工程

1引言

我國人口基數(shù)大，用水問題相比其他國家更為重要且值得研究，所以我國非常重視興修水利。水利工程的建設離不開地形圖測繪，測繪技術在水利工程建設中的重要性可見一斑。航空攝影測量（AerialPhotogrammetry）技術的快速發(fā)展使其在測繪領域中承擔起越發(fā)重要的工作，同時也促[1]使測繪工作開始向智能化過渡。航空攝影測繪技術具有高精度、高分辨率、高測繪速度的優(yōu)點，特別適用水利工程地形圖的測繪。水利工程的設計對測量精度的要求非常高，傳統(tǒng)的人工儀器測量辦法所獲取資料的精準度不能滿足水利工程的需[2]要。而無人機航空攝影測繪能夠獲得較為精準的地形圖資料，可以基本解決水利工程測繪中的問題。

2航空攝影測量技術

2.1技術介紹

航空攝影測量技術是利用無人機裝載的攝像設備對下方地面地形進行攝錄，同時綜合下方設置的像控點的坐標分析數(shù)據(jù)進行分析，完成測量工作。航空攝影測量技術的設備主要有無人機、機載攝像設備、地面監(jiān)控設備。軟件主要有遙控系統(tǒng)、遠程監(jiān)視系統(tǒng)、航線設計以及數(shù)據(jù)處理。無人機航空攝影測繪具有耗能少、時間短、精度高、飛行要求少等優(yōu)勢，其精度可以滿足1:1000甚至是1:2000的比例尺要求，分辨率可以達到0.05m（見圖1）。無人機航測技術常與GPS相結合使用，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繪效率，滿足其精度要求，并且可以節(jié)約測繪成本。

2.2發(fā)展狀況

2.2.1技術發(fā)展我國在20世紀就開始了攝影測量技術的應用，新中國建立后開始了航空攝影測量技術的研究與應用。到21世紀已經將航空測繪技術應用于三維城市的地形圖建模。近年來，我國已經啟動了西部測繪計劃，其中發(fā)揮重要作用的[3]技術正是航空攝影測量技術。經過大量無人機測繪工程項目驗證，證明了航空攝影測量技術能夠有效彌補衛(wèi)星遙感測繪的不足，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繪效果等。

2.2.2水利測繪現(xiàn)狀當前水利工程測繪受限于測量人員稀缺以及專業(yè)技能素養(yǎng)不足，所以水利工程傳統(tǒng)測量法質量較低，導致水利設計以及施工建設都很難快速進行。此外，水利工程測繪也受器械制約，部分公司及工程承包單位因經濟成本高，而不選擇更新高科技測繪設備。

2.3航空攝影測量水利測繪流程

2.3.1外業(yè)像控點布設航空攝影測量需要在地面上網狀布設控制點，在無人機進行拍照之前要選擇好地面上的明顯標志，并布置像控點。水利地形中像控點的布設常見于河道附近的平坦地勢或高點，這樣能夠避免被上漲河水淹沒。

2.3.2航空攝影進行航空攝影測繪時，要選擇云霧少、晴朗無風、空氣透亮的天氣進行，且在無人機預設航線上進行布點，防止無人機飛行過程中對地形測繪拍攝出現(xiàn)遺漏，保證航線通過主要攝像區(qū)域且滿足要求。技術人員需根據(jù)需要攝影的區(qū)域提前設計好航線航向、飛行高度及速度。

2.3.3立體測圖航空攝影立體測圖工作主要是在行業(yè)專用平臺上完成內業(yè)信息收集統(tǒng)計，將確定信息直接加密后導入測繪工作站成圖。通過應用EPS，結合PS在測量文件中觀察的作用，對水利信息進行收集以完成圖的數(shù)目做統(tǒng)計值單位，并進行繪制，每幅圖單獨存放，確定圖名及編號，然后轉格式為.DWG的圖紙，然后就可以使用AutoCAD軟件來進行測繪圖紙的查看與編輯。

3水利工程項目應用

3.1測繪工程概況

本文選擇的水利測量工程是紅旗水庫，該水庫位于湖南省常德市。壩址位于常德市柳葉湖段上游1km處，鄉(xiāng)鎮(zhèn)25km之外。該水庫流域面積25.2km，蓄水位常保持在4371.00m，水庫容積為2250×10m。水庫主要負責周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水與農田灌溉工作，是一座中小型水利工程。本次航空攝影測量項目測量范圍：庫區(qū)測量、淹沒調查、防護區(qū)以及壩址在內。測量的地形范圍較廣闊，使用無人機航測技術可以較好地完成此次水利測量，在效率、精度、質量等層面上滿足要求。水庫航測圖見圖2。

3.2航線設計及地面控制

應用無人機航測技術對該水利工程進行測繪，需要先完成對該地的分析工作。分析待測繪區(qū)域的地貌特點、面積、土地構成、高度等，然后通過調查分析結果進行無人機測繪航線的設計。在進行航線設計時，要設定好無人機飛行的高度、航線方向以及航線覆蓋重合度，且要在航線圖中明確顯示。一般航線的攝像重合度保持在50%以上，甚至可達70%。操作無人機航測需要有工作人員在地面進行遙控，要綜合航測地形、面積、高度來布置地面控制點，在水利工程中，像控點一般布置在河道旁的土地上。這樣可以保證航測覆蓋待測區(qū)域，提升航測圖的精度。

3.3空中三角測量

本文航空攝影測量荊山水庫項目主要使用SVS軟件進行空中三角加密測繪?？杖郎y量是能夠消除因航線飛行精度、植被遮擋導致的部分地區(qū)航測精度不達標的重要手段?？罩腥菧y量能夠通過人工調整，在地形復雜地區(qū)優(yōu)化測繪結果，達到1:2000的測量精度。

3.4數(shù)據(jù)采編

采集人員在采集水庫數(shù)據(jù)時，應參照無人機航空攝影測量的信息使用Mapmatrix軟件及影響模型完成對水庫地貌特征的分析。在地貌特征分析過程中，應注意使用點、線、面結合的方法對航測圖像進行標記，這樣才能反映水庫實際地形特點，對水庫有一個整體的把握。

4結語

綜上所述，航空攝影測量技術在水利工程中的廣泛應用，能夠真實反映水利工程情況，幫助工程人員更好地進行水利工程施工設計，推動水利測量事業(yè)的進一步發(fā)展。

參考文獻：

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

[2]趙明哲,王薇娜.無人機航空攝影測量技術在地形圖測繪中的應用[J].工程技術研究,2020,5(20):250-251.

[3]姚艷麗.淺談無人機航空攝影測量技術在河湖管理中的應用[J].科學技術創(chuàng)新,2020(25):175-176.

作者：黃永誠 李瑤 邱平武 單位：湖南省有色地質勘查局二四七隊