长春市测绘院 吉林省长春市 130000
摘要：伊通河发源于吉林省伊通县境内哈达岭山脉青顶山北麓，在农安县靠山镇靠山大桥下5公里与饮马河汇合后北流20公里左右注入第二松花江。由于交通困难，植被茂盛，且在部分中间有水流分叉。对伊通河进行地形测绘时，如果采用传统的全野外地形图采集方法，存在着作业效率低的特点。虽然近几年随着无人机技术的发展更新，采用无人机航空摄影技术进行地形测绘在许多行业已经大量使用，但是在伊通河上布设像控点比较困难。如果采用免像控无人机航测技术，可以减去野外布设像控点环节，但需要验证其作业精度能否达到航道地形测量要求。本文结合项目实践证明，免像控无人机航测技术可以满足航道地形测量的相关规范要求。
关键词：无人机；免像控；地形图；精度评价
引言
传统航道测绘工作大部分都是使用测深仪、全站仪等仪器进行作业，并且使用手工方式绘制图纸，需要的仪器数量比较多，并且难度高，工艺复杂，无法对测绘结构精准性进行保证，工作进程慢。目前，在航道测绘过程中使用数字化测绘技术，能够使工作效率得到进一步的提高，通过更多的精力和时间得到高精度测绘结果。作为航道管理基础，能够促进航道运输行业的持续发展。
1系统组成
系统主要由硬件设备、影像处理系统、信息分析系统等组成。1）系统硬件设备包括无人机飞行平台、飞行控制系统、地面监控系统、发射与回收系统、遥感任务设备、任务设备稳定装置、影像位置和姿态采集系统等；2）影像处理系统包括影像数据快速检查、纠正、拼接以及DOM、DSM等产品的快速生产等；3）信息分析系统包括信息提取、信息分析、报告自动生成、数据管理与检索等。
2船载水上水下测绘系统的基本组成原理
船载水上水下测绘系统主要由两部分构成，一是船载控制终端，二是浮标探测器模块。首先是船载控制终端。船载控制终端是整个水上水下测绘系统的控制核心，它不仅能够通过无线网络电台，与浮标模块进行数据交换，同时具有GPS等定位传感器，采集船舶自身的位置信息。船载控制终端是测绘系统信息处理和汇集的中心，同时又能够监测水上浮标的工作状态，控制浮标探测器。其次是浮标探测器模块。浮标探测器模块是船载水上水下测绘系统的探测装置，主要包括GPS天线、浮体、电子舱、配重、水听器等。水听器发射声波等探测信号，并采集来自目标的脉冲信号，通过无线通信将信号发送至船载控制终端。浮标探测器还集成了深度仪、GPS天线等传感器，提高探测的精度。
3免像控无人机航测技术在航道测绘中的应用
3.1水上水下测绘系统的噪声模型
对于多传感器水上水下探测系统来说，传感器信号的融合算法，直接决定了测绘系统的工作精度。由于水下环境的噪声较大，对于测绘系统的数据融合有一定的影响，因此，首先建立测绘系统的噪声信号。At（x，y）Bt（x，y）WAWB假设测绘系统的传感器A和传感器B同时对目标测绘，获取的目标信号分别为和，由于传感器自身硬件因素产生的影响系数分别为，，则在t时刻目标的探测信号为：
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信号的N次测量的均方根误差如下式：
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G0AiGkAi定义第1次测量的噪声为，第k次测量的噪声为，则
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式中，ω（x，y）为低通窗口函数。建立多传感器水上水下测绘系统的噪声信号模型如下：
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式中，f0为系统的硬件噪声。
3.2对极低水位的方案
极低水位会对船舶安全航行造成巨大影响。要及时传递发布水情信息，加密航道探测分析，及时优化调整航标，尽力揭示最佳航道维护尺度。同时，航道部门提醒：请航行船舶密切关注水情，加强与航道部门沟通联系，了解航道实际情况，合理选择航行时间和区段，防止发生船舶交通事故，确保航行安全。
3.3飞行质量
本项目飞行质量较好，航线弯曲度较小，飞行时间都选在阳光充足、风速较小、风向稳定的时段。像片有效范围覆盖全部摄区，在航向上超出成图范围的基线均在1条以上，旁向上超出成图范围均为像幅的40%以上，全区无摄影绝对漏洞。航向重叠一般在80%左右，旁向重叠在70%左右，像对中像片旋偏角一般小于4°，航线所有的弯曲度均小于2%。
3.4DOM制作
利用SkyMap-AAT摄影测量系统制作正射影像。DOM图像要求清晰，明暗度、对比度适中，色调柔和，影像无明显变形。正射影像图按图幅接边，相邻的数字正射影像在空间和几何形状上进行精确匹配并进行可视化的检验，确保相邻的数字正射影像中描述的地面特征除去或减少由高程特征所引起的偏移外，没有偏移。在影像镶嵌之前，对相邻各片的色彩偏差根据需要采用图像处理方式进行调整，使之基本趋于一致。使用图像处理工具确保图像实现无缝拼接，拼接线不得通过建筑物、桥等建（构）筑物，须在图像重叠处仔细挑选，使色调变化和看得见的线减到最少，对一些匀色较差的地方进行局部手工调整，以达到理想的效果。
3.5集中数据挖掘模型
单一数据库和数据仓库为数据挖掘系统较为成熟的技术。一是用户界面和知识表示层。利用数据可视化技术和良好用户界面能够将挖掘结果展示出来，使系统实用性得到提高。目前可视化技术主要包括SOM网可视化技术、几何学方法、平行坐标系技术等。在数字航道中，不同系统的数据都能够实现静态、动态的可视化预测性报告，基于现有数字航道业务，形成深入且有价值的报告。二是知识评价和知识库层。在对用户呈现挖掘结果前，利用知识评价能够将无用、冗余的挖掘结果进行去除，使系统可用性得到提高。数据挖掘系统的知识模型通过评价后在知识库中存储使用，以此为数据挖掘提供统一定义和标准，使模型可重用性得到提高。三是挖掘层。此层为系统核心，对不同类型模型提出不同实现算法。为了使系统可扩展性得到提高，大部分系统都使用组件技术实现数据挖掘算法和管理。组件指的是应用系统中能够明确辨认且具备功能构成模块，便于在系统中使用。四是控制层。控制层在控制系统执行流程中使用，对各功能部件关系与执行顺序进行协调，比如数据挖掘任务的解析，以任务解析结果对任务所涉及的数据进行判断，分析要使用那种数据挖掘算法。利用数字航道系统对现有业务进行分析，构成执行流程，及时发布通知，分析气象、水位实时数据，根据业务流程使预测分析报告及时利用不同方式对负责人通知，以预测结果套用业务流程模板从而执行流程。五是数据源层。为了使数据完整性与一致性得到提高，实现数据挖掘前要在数据源中存储数据清理并且集成，充分使用数据库中汇总、查询等数据处理功能，降低数据挖掘系统开发的压力，使系统效率得到提高。目前，数字航道各业务系统已经构成数据仓库，将脏数据清洗掉，使结果对业务部门反馈，通过部门决定是否删除此数据。
结语
经过本项目实践验证，免像控无人机技术在航道地形测绘中具有无可比拟的优势，在保证精度的前提下，减少了外业作业环节，降低测绘成本，大幅提高了航道地形测绘效率。
参考文献：
[1]张剑清，潘励，王树根．摄影测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2003.
[2]中华人民共和国国家标准（GB15967—1995）.1：500、1：1000、1：2000地形图航空摄影测量数字化测图规范[S].北京：中国标准出版社，1995.
[3]中华人民共和国水利行业标准（SL 197—2013）.水利水电工程工程测量规范[S].北京：北京大学出版社，2013.
[4]魏涌，毕凯.低空无人机航摄系统在正射影像制作中的应用[J].铁道勘察，2014（2）：17-19.