元江县水利工程建设运行管理中心 云南玉溪 653300
摘要：水利工程是社会生产生活的重要基础设施之一，在调蓄水源、农业灌溉、调水供水、调节微气候等方面发挥着不可替代的关键作用。无人机低空航摄作为水利工程测绘实践中的重要技术方法，其应用优势极为突出，要不断强化其应用流程与技术控制，切实保障水利工程测绘工作的实效性。基于此，本文介绍了应用无人机低空航摄的优势，分析了无人机低空航摄的作业流程，并结合相关实践经验，从数据准备及数据解算等角度，探讨了无人机低空航摄的数据处理问题。
关键词：无人机低空航摄；水利工程；测绘；应用
引 言：在水利工程建设节奏不断加快的背景下，采用无人机低空航摄技术，可进行高强度、连续性的实时测绘，具有突出的时效性特征。在现代计算机技术、大数据技术、人工智能技术等方法的支持下，无人机低空航摄可广泛应用于水质监测、水土保持、水域变化等领域，将所获取到的调查数据信息通过信息化方式传递给管理平台，极大程度地提高了水利工程的测绘效率。现代化科学技术的发展，为无人机低空航摄提供了更为丰富的先进设备与技术手段，在水利工程测绘中所获取到的图像信息更加精准，分辨率更高。
1 无人机低空航摄技术概述
按飞行载体的差异，无人机低空航摄分为固定翼与多旋翼航测系统，其主要构成分为无人机载体、影像采集单元和飞行控制单元。按照既定规划的航线，依照设定的飞行高度或相机采集分辨率，进行地面建筑物与地形的快速航摄采集，将采集到的影像数据导入航摄处理软件，如Pix4D或PhotoScan等，生产数字高程模型DEM与数字正射影像DOM，采用立体测图的形式生产数字线划图成果，以满足工程建设的需求。无人机低空航摄无需人为驾驶，具有无人化、自动化的特点，且属于低空飞行，具有较高的安全性。尤其是对于地形、地貌相对复杂的测绘区域，无人机低空航摄突破了传统测绘方法在空间与时间上的限制，可以对测绘区域的每个点位进行细化深入测绘，更具典型优势。
2 无人机低空航摄在水利工程测绘中的应用
2.1无人机低空航摄作业流程
科学合理的作业流程，有助于提高无人机低空航摄效率和测量精度。像控点布设是无人机低空航测的首要步骤，该环节需要按照特定比例，针对水利工程目标测绘区域布设像控点。为有效提高无人机低空航摄精度，可采用差分定位测量方式，合理控制像控点布设密度。对于地形、地貌相对复杂的水利工程测绘区域，可适当加大像控点布设密度，以充分确保测绘数据的准确性与可靠性。
2.2航线规划
航线即无人机低空飞行的特定路线。在规划航线中，要全面探勘水利工程测绘区域客观环境，结合无人机性能、飞行高度、比例尺、测绘面积等参数指标综合设定，最大限度减少无人机低空飞行所遭遇的外界干扰，适当远离高压线杆、高大树木等。要设定具体的航向重叠度和旁向重叠度，尽量提高测绘目标区域覆盖率，权衡设定无人机低空飞行方向和飞行速度等。
2.3飞行作业
飞行作业是无人机低空航摄的关键步骤，其严谨性与规范性直接决定着最终测绘数据与图像绘制效果。在飞行作业中，要密切结合飞行时间段内天气、云层、空气湿度等指标，选择在外界条件良好的天气条件下进行航摄。无人机的起降点位置宜选择开阔、平坦区域。在飞行作业前，要对测绘数据传输系统进行性能调试，使其保持良好的工作状态，提高测绘数据信息的传输效率，避免因不必要的故障导致数据传输中断。当无人机低空航摄飞行至特定高度时，可启用自动飞行模式，使无人机按照既定飞行路线进行自动测绘。飞行作业过程中，要时刻关注无人机飞行姿态等状况，对观察到的异常问题及时作出处理。
2.4无人机低空航摄影像拼接与像控测量
像控测量与传统的航测在具体作业方式上存在很大不同，主要的区别是无人机影像具有数量多但像幅较小的特点，并且大多用于应急测绘，无法根据冲印的相片完成像控测量。此外，测区中存在很多特征点，在航飞之后实施像控测量，测点均匀分布在测区中，而且色彩对比显眼，易于辨识。在获取影像后，先通过质量检查确认是否满足规范，然后进行畸变预处理，再以POS数据为依据，对测区影像进行快速拼接。完成快速拼接后，对航摄是否存在漏洞进行检查，并设计出像控点实际布置方案，布点根据区域网进行，每四条基线设置两个对应的像控点，另外为提高精度，于凹凸部位还应增加像控点。对于像控点的所在点位，通常布设于航向和旁向六片重叠区域中，在有难度的地方也应有至少四片重叠。在相邻的两个子区域之间，要有公用的像控点。所选像控点，它的目标影像必须清晰和容易判读，如果目标和其他相片存在矛盾，则需优先考虑目标。完成方案设计后，将像控点标出，再导入至电脑，由导航软件开始线路规划，以此对像控点进行快速测量，减少实际工作量。平高控制点采用三角形表示，检查点采用五角星表示，共对26个点进行了测量，经测量得知无论是控制点还是检查点，其平面及高程精度都小于5cm。
2.5无人机低空航摄数据处理
2.5.1数据预处理数据预处理阶段是为了统筹整理测绘数据，提取有效数据信息，为数据解算提供必要条件。该过程需导出无人机机载设备内存卡中的测绘数据，并结合水利工程基本信息进行充分比对，构建航摄影像缩略图。剔除相对失真、模糊的数据，在充分整理航带的基础上，将无人机机载摄像设备的相对校验参数导入数据处理系统，核定平面控制网的相应坐标点，准确判断水利信息收集位置。在此基础上，再设定科学规范的高程控制网。
2.5.2数据解算
数据解算是对无人机低空航摄数据进行深化处理与运用的关键环节，直接关系到航摄工作的最终效果。要立足于数据解算系统，将导出的航摄数据信息输入数据处理系统，有效匹配水利工程位置信息，并对校验指标参数进行优化微调。在航摄数据处理编辑器中，针对控制坐标范围，结合像控点布局与密度，对各个关键数据点作出科学规范的技术标注，处理航摄数据图像的细部节点，使解算精度满足农田水利工程测绘的需求。在立体测图中，测量工作站主要使用VirtuoZo 3.7.5软件，将空三测量成果导入至软件后，开始相对定向及核线采集，根据国家相关技术规范提出的地图符号，在综合取舍基础上，对地形地貌及地物等数据信息进行实时采集。对于DEM，它是以核线范围为依据生成核线的影像，再通过对像点的匹配，得到点云数据，该数据包含高程信息，之后通过对不同地物信息的编辑，包括建筑、植被等，获得符合规范要求的DEM格网。而DOM则以DEM为基础，采用数字裁剪或镶嵌等方法来生成，它具有和地形图相同的几何精度，而且影像还具有纹理特征，有着十分丰富且直观的信息，能作为对其他类型数据精度进行综合评价的重要参考。
结束语
综上所述，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，能有效提高水利工程测绘技术水平。然而，无人机还存在一些问题，对它的进一步推广应用造成限制和影响，在这种情况下，需要对技术进行不断改进和优化，使其在更多的作业中使用，使自身存在的载重较少和航程不足等问题能得到解决，从而更好地适应水利工程建设勘测要求。
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