水利地形测绘航空摄影测量技术应用

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摘要：近年来，无人机航空摄影测量技术因高精度、高分辨率、高测绘速度等明显优势在工程地形测量领域被广泛应用。文章结合水利工程实际测量情况，阐述了无人机航空摄影测量技术及其在水利工程地形图领域中的优势及价值。

关键词：无人机航空摄影；地形测绘；水利工程

1引言

我国人口基数大，用水问题相比其他国家更为重要且值得研究，所以我国非常重视兴修水利。水利工程的建设离不开地形图测绘，测绘技术在水利工程建设中的重要性可见一斑。航空摄影测量（AerialPhotogrammetry）技术的快速发展使其在测绘领域中承担起越发重要的工作，同时也促[1]使测绘工作开始向智能化过渡。航空摄影测绘技术具有高精度、高分辨率、高测绘速度的优点，特别适用水利工程地形图的测绘。水利工程的设计对测量精度的要求非常高，传统的人工仪器测量办法所获取资料的精准度不能满足水利工程的需[2]要。而无人机航空摄影测绘能够获得较为精准的地形图资料，可以基本解决水利工程测绘中的问题。

2航空摄影测量技术

2.1技术介绍

航空摄影测量技术是利用无人机装载的摄像设备对下方地面地形进行摄录，同时综合下方设置的像控点的坐标分析数据进行分析，完成测量工作。航空摄影测量技术的设备主要有无人机、机载摄像设备、地面监控设备。软件主要有遥控系统、远程监视系统、航线设计以及数据处理。无人机航空摄影测绘具有耗能少、时间短、精度高、飞行要求少等优势，其精度可以满足1:1000甚至是1:2000的比例尺要求，分辨率可以达到0.05m（见图1）。无人机航测技术常与GPS相结合使用，这样可以直接获得数字化的地形图，能够保障水利工程测绘效率，满足其精度要求，并且可以节约测绘成本。

2.2发展状况

2.2.1技术发展我国在20世纪就开始了摄影测量技术的应用，新中国建立后开始了航空摄影测量技术的研究与应用。到21世纪已经将航空测绘技术应用于三维城市的地形图建模。近年来，我国已经启动了西部测绘计划，其中发挥重要作用的[3]技术正是航空摄影测量技术。经过大量无人机测绘工程项目验证，证明了航空摄影测量技术能够有效弥补卫星遥感测绘的不足，但也有一些不足，比如易受天气原因影响精度、易被地面植被遮挡影响测绘效果等。

2.2.2水利测绘现状当前水利工程测绘受限于测量人员稀缺以及专业技能素养不足，所以水利工程传统测量法质量较低，导致水利设计以及施工建设都很难快速进行。此外，水利工程测绘也受器械制约，部分公司及工程承包单位因经济成本高，而不选择更新高科技测绘设备。

2.3航空摄影测量水利测绘流程

2.3.1外业像控点布设航空摄影测量需要在地面上网状布设控制点，在无人机进行拍照之前要选择好地面上的明显标志，并布置像控点。水利地形中像控点的布设常见于河道附近的平坦地势或高点，这样能够避免被上涨河水淹没。

2.3.2航空摄影进行航空摄影测绘时，要选择云雾少、晴朗无风、空气透亮的天气进行，且在无人机预设航线上进行布点，防止无人机飞行过程中对地形测绘拍摄出现遗漏，保证航线通过主要摄像区域且满足要求。技术人员需根据需要摄影的区域提前设计好航线航向、飞行高度及速度。

2.3.3立体测图航空摄影立体测图工作主要是在行业专用平台上完成内业信息收集统计，将确定信息直接加密后导入测绘工作站成图。通过应用EPS，结合PS在测量文件中观察的作用，对水利信息进行收集以完成图的数目做统计值单位，并进行绘制，每幅图单独存放，确定图名及编号，然后转格式为.DWG的图纸，然后就可以使用AutoCAD软件来进行测绘图纸的查看与编辑。

3水利工程项目应用

3.1测绘工程概况

本文选择的水利测量工程是红旗水库，该水库位于湖南省常德市。坝址位于常德市柳叶湖段上游1km处，乡镇25km之外。该水库流域面积25.2km，蓄水位常保持在4371.00m，水库容积为2250×10m。水库主要负责周围乡镇的供水与农田灌溉工作，是一座中小型水利工程。本次航空摄影测量项目测量范围：库区测量、淹没调查、防护区以及坝址在内。测量的地形范围较广阔，使用无人机航测技术可以较好地完成此次水利测量，在效率、精度、质量等层面上满足要求。水库航测图见图2。

3.2航线设计及地面控制

应用无人机航测技术对该水利工程进行测绘，需要先完成对该地的分析工作。分析待测绘区域的地貌特点、面积、土地构成、高度等，然后通过调查分析结果进行无人机测绘航线的设计。在进行航线设计时，要设定好无人机飞行的高度、航线方向以及航线覆盖重合度，且要在航线图中明确显示。一般航线的摄像重合度保持在50%以上，甚至可达70%。操作无人机航测需要有工作人员在地面进行遥控，要综合航测地形、面积、高度来布置地面控制点，在水利工程中，像控点一般布置在河道旁的土地上。这样可以保证航测覆盖待测区域，提升航测图的精度。

3.3空中三角测量

本文航空摄影测量荆山水库项目主要使用SVS软件进行空中三角加密测绘。空三测量是能够消除因航线飞行精度、植被遮挡导致的部分地区航测精度不达标的重要手段。空中三角测量能够通过人工调整，在地形复杂地区优化测绘结果，达到1:2000的测量精度。

3.4数据采编

采集人员在采集水库数据时，应参照无人机航空摄影测量的信息使用Mapmatrix软件及影响模型完成对水库地貌特征的分析。在地貌特征分析过程中，应注意使用点、线、面结合的方法对航测图像进行标记，这样才能反映水库实际地形特点，对水库有一个整体的把握。

4结语

综上所述，航空摄影测量技术在水利工程中的广泛应用，能够真实反映水利工程情况，帮助工程人员更好地进行水利工程施工设计，推动水利测量事业的进一步发展。

参考文献：

[1]毛久常,赵世军.遥感及航空摄影测量中的新技术探讨[J].智能城市,2020,6(20):21-22.

[2]赵明哲,王薇娜.无人机航空摄影测量技术在地形图测绘中的应用[J].工程技术研究,2020,5(20):250-251.

[3]姚艳丽.浅谈无人机航空摄影测量技术在河湖管理中的应用[J].科学技术创新,2020(25):175-176.

作者：黄永诚 李瑶 邱平武 单位：湖南省有色地质勘查局二四七队