无人机航测技术在水利信息采集中的应用

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2019.06.026

无人机航测技术在水利信息采集中的应用

樊灏1 邢立文1 樊漓2

(1.山西省水利水电科学研究院 山西太原 030002；2.山西省水利职业技术学院 山西太原 030024)

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摘 要：随着无人机技术的发展，无人机技术应用领域日益广泛，取得了良好的应用成果。在水利工程信息采集中，无人机航测技术具有成本低、效率高、操作安全等应用优势，有效改善了传统水利工程信息采集效率低下的问题，提高信息采集信息的准确性。本文介绍了无人机航测技术概念，分析了无人机航测在水利信息采集中的应用流程，以期促进无人机航测技术应用与推广，提高水利信息采集效率与质量要。关键词：无人机 航测技术 水利工程 信息采集中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)02(c)-0026-02

近年来，随着我国大力发展水利工程建设，尤其是针对抗旱性水利工程项目建设速度显著加快，而水利工程建设不可避免地涉及征地移民、淹没范围测量等问题，对水利信息采集精度、效率要求不断提高。然而，由于水利基础建设面临涉及范围广、信息采集量大等现实问题，依靠传统的人工测量难以满足现阶段工程建设需求。无人机技术的出现与发展，有效改善了水利信息采集的问题。无人机航测技术具有成本低、操作简单、安全性高等特点，在局部水利信息采集中具有显著应用优势。因此，深入研究无人机航测技术在水利信息采集中的应用具有重要的意义。

1 无人机航测技术概念

无人机航测技术是传统航拍航测手段的有效补充，主要由硬件和软件系统组成，硬件系统包括无人机挤在系统和地面监控系统。软件系统主要为航线设计、飞行控制、远程监控和航测数据预处理等。相较于传统航拍航测技术，无人机航测具有机动灵活、高校快速、精细准确、成本低、适用范围广等特点，尤其适用于小区域、飞行困难地区的信息采集。随着无人机与数码相机技术的融合，基于无人机平台的信息采集技术显示出独特的应用优势，使无人机航测成为航空遥感领域的重要发展方向，可广泛应用于重大项目建设、自然灾害应急与处理、国土监察和资源开发等，具有广阔的应用前景。

水利工程信息采集主要包括地形测量、纵横断面侧面、平面高程控制测量、定线放线测量等。在部分山区、云层覆盖广、地形复杂的水利工程区域，传统的卫星遥感技术、航空航测技术成本高、精度低，且存在一定的安全风险。无人机航测技术能够在云下作业，采集的信息质量较高，有效提高了平原、山区及云层较厚地区的水利信息采集效率。

2 无人机航测技术应用流程

在水利信息采集应用中，无人机航测技术分为航测作业和数据处理两个流程。2.1 无人机航测作业流程

无人机航测作业主要包括像控点布设、航线规划和飞行作业3个环节。

（1）像控点布设。

在水利信息采集中，首先应布设像控点，合理设置信息采集区域，测图比例尺可设置为1:1000。针对单点无人机定位系统测量精度较低的问题，可优先选用差分定位测量，减少像控点布设数量，提高航测和数据处理效率。在像控点布设时，测量人员使用Google󰀁Earth确定水利信息采集范围，合理布设像控点，布设密度以300m左右布设一个为宜。针对地形复杂的区域，可适当增加像控点数量，提高无人机航测定位准确性。

（2）航线规划。

航线规划是基于无人机性能参数、摄像机参数、航空高度、航测比例尺、航测区域等基层信息设计的无人机飞行路线。在航线规划中，应遵循航向重叠度60%~70%、旁向重叠30%~50%的原则，并根据摄像机定焦镜头、固定快门时间和快门速度等，确定无人机航线、飞行速度及飞行方式。

（3）飞行作业。

在航线规划完成后，测量人员可根据气候、云层、可见度等情况，适时开展飞行作业。通常来说，无人机对起降点的要求较低，因此，可在相对平整、开阔的区域进行起降。同时，在无人机航测中，数据传输系统是对无人机进行操控、跟着定位、信息传输和获取机载信息的重要系统，其系统状态直接影响信息采集质量和无人机正常飞行，因此，操作人员应在飞行作业前，对无人机状态、数据传输系统进行检查，并进行试飞作业，确认无人机状态及信息传输系统正常后方可进行无人机飞行作业。当无人机飞行至指定高度后，操作人员可设置无人机进入自动巡航模式，由无人机按航线规划自动上升至航拍高度，并自动开展航拍作业。同时，在无人机航测过程中，操作人员应持续关注无人机飞行高度、飞行姿态、状态信息等参数，确保无人机运行正常。

2.2 无人机航测数据处理

航测任务结束后，测量人员应对已采集信息进行处理，处理流程包括：数据准备、数据解算两个阶段。

（1）数据准备。

无人机航测任务结束后，测量人员应及时对采集的信息进行处理，取出无人机机载设备内存卡，并导出无人机飞行记录数据文件。在飞行记录数据文件中，测量人员应

①作者简介：樊灏（1959，7—），男，汉族，河南灵宝人，本科，正高级工程师，研究方向：水利水电工程及信息化。

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工程技术

注意位置及姿态信息，这些数据是判定、计算水利信息收集位置、旁向倾角和航向倾角的重要依据。将航测数据导出后，应对采集信息进行比对，并建立相应的航带影响缩略图，并通过人工方式对航测数据进行初步处理，及时发现并调整航带，直至航带信息完整、无误后方可存储备用。在整理航带的同时，测量人员还应准备相应的相机校检参数，将相机校检参数导入数据处理软件中，实现对采集信息的自动调整。此外，当像控点平面控制系统为独立坐标系时，测量人员应以1985年颁布的国家高程基准为依据，合理设置高程控制网。

（2）数据解算。

在无人机航测技术中，数据解算是信息采集的关键环节，数据解算准确性、质量直接影响航测工作质量，甚至对水利工程施工造成不可预估的影响。因此，在数据解算时，为了确保航测数据的准确性、有效性，测量技术人员应严格按照标准流程进行操作。首先，选择本地处理，并新建项目，将导出的信息导入到软件中，并进行相应的数据处理、修改图像坐标系等操作，使航测信息与位置信息进行匹配。再根据导出的相机校检参数对项目进行修改和调整，以完成数据处理过程；其次，打开数据处理软件控制点编辑器，选择相应的控制点坐标系和采集区域合适的坐标系，导入无人机航测布设的像控点，并通过平面编辑器对像控点进行标注；再次，在完成数据处理后，测量技术人员应对项目进行初始化处理，并在初始化处理基础上，

(上接25页)

2019 NO.06Science and Technology Innovation Herald科技创新导报通过调整像控点位置，实现航测信息的精细化处理，直至采集信息精度满足水利信息采集要求。

3 结语

与传统的旋翼机航测技术相比，无人机航测技术不受云层、地形等因素限制，操作简单、信息采集成本大幅降低，为水利工程勘测和建设提供了更加便利的施工条件，促进了水利工程项目的顺利实施。为了进一步提高水利信息采集效率，加快无人机航测技术在水里信息采集中的应用与推广，水利信息测量技术人员应深入研究无人机操控、数据处理相关技术，尤其是加强无人机航测相关参数方面的研究，积极学习和掌握该领域新技术、新设备应用方法，加快无人机航测技术引进和更新步伐，为水利信息采集奠定坚实的基础。

参考文献

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[3]󰀁丁玲.全复合材料无人机机翼结构优化设计[D].中国科学院研究生院:长春光学精密机械与物理研究所,2014.

格处于可控范围内，以此提升工程预算的有效性。其二，科学计算工程量。水利工程在建设期间很容易受地理条件、投入资金等因素的影响，无法进行有效勘察，最终降低工程设计的精准性。因此，编制者在预估工程量的过程中，要先了解施工内容及要求，并着重明确工程量的计算原则，以此在核查中发现潜藏的信息缺失问题，而后通过与具体部门进行有效沟通，完善工程建设所需的数据信息。同时，编制者在计算工程量的过程中，要保障数据信息的科学性和完善性，避免在整理和处理信息数据时随意降低或增加工程量，以此为工程后续工作提供有效依据[3]。3.3 优化工作人员的综合素养

编制者的综合素养影响着水利工程概预算编制工作效率。从本质上讲，概预算编制工作是一项系统性和整体性都非常强的内容，各个施工环节彼此相连，若是其中一个需要整改，其他内容也需要调节。若是在建设期间没有加大对整体性的关注，不仅会阻碍概预算编制工作的实施，还会为水利工程建设埋下安全隐患。因此，编制者要在明确自身职责和权益的基础上，系统学习现代理论知识和工艺技能，以此解决概预算编制工作中的细节问题，并提升编制工作效率和质量。3.4 提升工程预算的有效性

了解以往水利工程核算技术可知，编制者在应用时很容易出现重复、漏算等现象，不仅无法保障最终计算数据的有效性，而且会对水利工程建设产生负面影响。而在信息技术全面推广的背景下，通过在水利工程概预算编制工作中引用计算机技术实施数据计算，不但可以有效整合收集数据信息，还可以预防因为人工误差带来的计算问题。依据引用计算机技术整合分析水利工程的各个环节，

可以实现真正意义上的无缝衔接，以此促使水利工程概

预算工作可以向着数字化、现代化及科学化的方向稳步前进，最终实现预期设定的发展目标。

4 结语

综上所述，在水利工程建设期间，概预算编制工作与工程造价有直接关系。随着社会经济的不断发展，科技技术的稳步提升，工程造价工作虽然得到了优化，但与预算有关的工作依旧存在很多问题，此时就要求编制者在学习专业理论知识和累积工作经验的基础上，多了解新时代发展对水利工程建设提出的要求，而后掌握概预算编制工作对工程造价的影响，并提出有效的处理方案，以此促使引导水利工程建设工作可以有序进行。

参考文献

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