低空无人机遥感及其在水利工程测绘中的应用

低空无人机遥感及其在水利工程测绘中的应用

董燕枫

安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司 安徽合肥 230022

摘要：无人机技术在很多领域均有应用，软件和硬件的成熟趋势也在不断加强，在水利工程测绘实践中低空无人机遥感能够获取到关键性技术数据。基于此，就对低空无人机遥感及其在水利工程测绘中的应用有关内容进行分析，可供参阅。

关键词：低空；无人机；遥感；水利工程测绘

1低空无人机遥感的概述

无人机遥感使用先进的无人机技术、遥控技术、传感器技术、通信技术、GPS差分定位技术，可以实现自动采集和智能分析，土地资源、自然环境遥感、空间信息，如地震区的应用和完整的遥感数据处理、建模和分析技术的应用，其特点是低空飞行、卫星遥感和航空摄影在云盖过区有效地收集数据。数码相机可作为传感器收集数据，提供良好的图像质量和高空地面分辨率。无人机遥感平台的移动性和高适应性，使起飞和着陆操作都可以通过控制器来完成，天气条件要求较低。

2低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用

2.1水利工程测量

如果在平原地区进行水利工程测量，水准测量、经纬度测量加全站仪测量能有效地满足水利工程测量的实际需要。然而，对于山区水利工程测绘，地形地貌较为复杂，传统的测量工具和卫星遥感技术难以发挥作用和应用价值。然而，低空无人机的遥感对着陆和起飞要求较低。操作人员可以在指定的安全区域操作，大大节省了人力资源。除此之外，低空无人机遥感主要的飞行高度不到1000m，因此，所获取图像的分辨率很高，有利于山区水利工程测绘工作的开展。现阶段，许多低空无人机可用于水利工程测绘测量工作，然后通过自动校正、稳定多轴云系统和相应的软件将其连接在一起，并自动调整制图错误。

2.2地质勘察

低空无人机在水利工程测绘上的应用能够解决地形复杂等带来的问题，这与传统地质勘探相比，能够明显提升测绘效率和质量。传统地质勘探并不能够满足当前测绘需求，更不能够准确地监测工程地质状况。导致山崩等地质灾害出现的原因有很多，地质构造的复杂性使得传统的勘探方式不能对地质信息进行准确、全面的采集。低空无人机遥感方法很容易使用，提供了更大的安全性，且投资成本较少，从而能够迅速地对地质条件进行动态的分析，跟踪观察该地区的地质发展，同时对观察区的地质发展作出反应，满足地质勘查的基本要求。根据收集到的资料，很快就可确定建造水利工程的不利地质条件，帮助工程师了解新的地质条件，并制订科学合理的保护措施。

2.3工程监测

水利工程建设对于地质条件的要求相对较高，基本建设已经不能够满足水利工程建设的需求。特别是在坝体耐久度等设计和施工上如果不能够满足标准要求，将会影响水利工程寿命，使水利工程发生渗漏等情况，威胁到人们的生命安全和水利工程的正常使用，而且会对周边居民的生命财产安全构成威胁。在水利工程的日常检测中，可以很好地应用低空无人机遥感技术，及时发现水库渗漏，快速发现水利工程运行情况，获取危险区域的高清晰度图像。

3低空无人机遥感操作流程

3.1航线设计

为确保飞机的稳定性，需进行设计工作。准备工作完成后，机组人员将在试验区内等待适当的时间，然后对航空摄影设备进行仔细的检查，并选择适当的时间和天气在同一航班上尽最大可能完成所有任务，此外，还要保证图像清晰度。

3.2影像快速拼接及像控测量

与传统的测量方法相比，图像控制测量具有一定的差异。主要区别在于无人机图像数据长度小、数量大，大部分用于应急拍摄和绘图，不适用于图像控制测量的照片制作和打印任务。此外，在测量范围及特性方面也存在差异。因此，在飞行测量中，图像检验点的分布区域相对均匀，具有明显的对比度和高识别度。图像控制和测量方法与常规空中测量方法有所不同。无人机测绘数量相对较高，但图像尺寸相对较低，其在紧急绘图中的应用范围更广，在图像开发和印刷、进行图像控制和测量工作方面不太适用。若绘图区域内有更多的特征点，无人机须在飞行后对点进行图像控制测量，如果控制点的分布比较均匀，绘图区域内图像的颜色是清晰的，对比度也是清晰的。在完成质量测试之后，获得的图像须符合相应的规格。在预处理失真之后，可根据对应于每个图像的位置数据快速地组装测量的图像。结合区域网络点布置一对图像控制点，间隔4条基线。为保证精度，在区域网络的对流和低压区增加了图像控制点。一般情况下，图像控制点应位于6个面层和侧面重叠区域内，在困难区域不少于4个重叠区域。相邻子区域之间必须有一个共同的图像控制点。所选图像控制点的目标图像应清晰易读。当目标与其他图像条件发生冲突时，应考虑目标条件。

3.3空中三角测量

空中三角测量是利用摄影测量分析完成对图像外部元素所在区域的确定，这是空中三角测量的关键步骤。无人机采集到的图像旋转角度可能过大，导致图像匹配和联合点提取失败。由于风方向的变化，同一条航带的图像在不同角度和不同旋转方式时也会存在差异，这就需要相关工作人员及时地对其进行调整，如果没有及时对其进行调整，那么图像的匹配很难成功。软件的自动处理是有效的，只需要处理原始图像、数据参数、控制点文件等。由于路由为T形，为便于处理，以东西两条路由为框架路由，并利用POS数据自动生成条带。自动匹配提取连接点，几乎自动选择粗点，同时检查连接点是否均匀分布在区域内，手动添加一些点。在摄影测量站应用三维制图，可将绘图图像引入空中三角测量的结果中，并在定点采集和中央处理之后产生制图符号，需注意，符号须满足国家的标准要求。中心线范围内进行图形点匹配，由此产生相应的数据。水域、绿植的编辑可通过DEM网格来完成，DOM对差别进行校正、切割、绘制工作应当基于地形精度、图像纹理等，以便以更可视的方式丰富图像信息，并作为评估数据准确性的基准。考虑到上述情况，即该计划的精确性符合地形图的标准要求，远距离操作符合物理测量标准，并可作为参考。通过内外测绘过程，证明低空无人机遥感在水利工程测绘中发挥作用，可行性明显。

4低空无人机遥感的发展

随着民用市场对无人机需求的不断增加，国内许多无人机研发单位将无人机遥感作为未来发展的重要方向，并积极配合开发无人机遥感相应模型。然而，我国无人机遥感服务供应市场尚未形成以点业务为主的大规模网络运营。利用无人机遥感技术，可以从空间观测的角度获得高精度的丰富基础数据，通过对这些数据的整理分析，为农业、环境保护等领域提供参考。

5结语

总之，在水利工程测绘中，低空无人机遥感系统不仅技术可行，而且周期短、效率高、操作方便，是一项值得大范围推广应用的应急测绘技术措施。有关人员还需要对该领域展开更进一步的研究，以促进无人机技术的发展，并提高水利工程测绘工作质量。

参考文献

[1]王玮.低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用研究[J].中国高新科技，2019（8）.

[2]王益铭.低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用研究[J].江西建材，2018（11）.

[3]田育菡，杨森，贾旭臻.低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用研究[J].科技经济导刊，2018，26（6）.