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摘要：全面推行河長制對河湖劃界管理是現(xiàn)在的重要任務，隨著無人機航測技術(shù)的不斷發(fā)展，將該技術(shù)應用到水利工程測量中是非常有必要的，該技術(shù)既節(jié)省人力也在很大程度上提高工作效率，本文主要探討無人機航測技術(shù)在河湖管理應用中的可行性。

關(guān)鍵詞：航空攝影；空三加密；線畫圖；河湖管理

1概述

為了明確河湖管理范圍，確定河湖管理責任，能夠使河道工程正常運行，加強水域岸線的管理以及完善水環(huán)境治理系統(tǒng)，也是為了進一步推行河長制，依照法律規(guī)定落實地方主體責任，切實做好各級河湖管理范圍和水利工程管理與保護范圍調(diào)查測量工作是至關(guān)重要的。隨著科學的與時俱進，航空攝影測量與遙感技術(shù)取得了巨大進步，尤其是無人機航測技術(shù)被更多的應用到實際測量中，在水利工程測量中同樣得到了一定的應用[1]。本文就無人機航測技術(shù)在河湖管理中的應用做一些探討。

2無人機航空攝影測量技術(shù)

無人機航測系統(tǒng)又稱為無人機駕駛航空器系統(tǒng)（UAS，UnmannedAircraftSystem），該系統(tǒng)具有機動靈活、高效快速、受氣候條件影響較小、作業(yè)成本低、適用領(lǐng)域多等特點。在無人機航空攝影測量之前，有必要了解一下其基本技術(shù)指標和要求：①獲取能用于立體測量的真彩色數(shù)字影像[2]；②按0.2m地面分辨率進行飛行設計，獲得的影像滿足1:2000比例尺的DLG、DEM和DOM的成圖精度要求；③配置高精度動態(tài)GPS接收機，通過后差分技術(shù)計算得到機載GPS軌跡；④航向重疊度是60%~80%，旁向重疊度是15%~60%；本項目用的無人機是成都縱橫大鵬無人機科技有限公司生產(chǎn)的大鵬無人機（型號為CW-10SONYA7R相機一套）和2臺大疆PHANTOM4RTK無人機。

3無人機航空攝影測量在河湖管理中的應用

3.1作業(yè)范圍。本項目為此次列入某縣河湖管理范圍和水利工程管理與保護范圍調(diào)查測量、劃界埋樁項目的40條河和66座水庫，河流總長度為719公里，水庫為小型水庫。此次論文實例選取了其中一條河流進行探討。3.2測區(qū)航線設計。通過專門的航線設計軟件，導入河道帶狀測區(qū)文件，進行相應的參數(shù)設置，計算選擇飛行高度為600m。此項目成圖比例尺為1：2000，航攝比例尺1：4000，影像地面分辨率為2cm。由于在無人機飛行姿態(tài)不穩(wěn)定情況下會引起航攝漏洞現(xiàn)象，導致后續(xù)工作無法進行，增加了航向和旁向重疊度，航向重疊度為75%-80%，旁向重疊度為70%-75%。3.3地面GPS基站的布設與觀測。為了在后期使用后差分技術(shù)正確的解算移動站的GPS軌跡，在飛機起飛前在航攝區(qū)域內(nèi)選取合適的基準站，基準站必須架設在控制點上，一個基準站的控制測區(qū)半徑大概是5km，這樣基準站GPS與移動站GPS同步接收衛(wèi)星信號，后期處理獲得更加精確的pos數(shù)據(jù)[3]。3.4像控點布設。無人機航測技術(shù)在河道中的應用獲得的成果精度主要取決于控制點的精度，因此像控點的布設尤為重要，布設像控點必須按照一定的規(guī)范進行。無人機航測過程中布設像控點分為兩種方式：飛機起飛前和起飛后，但是無論選擇怎樣的方式都必須符合以下原則：①像控點應該設置在地面比較清晰、容易辨認的位置，比如說斑馬線角、道路交叉線等，但是也有一些地物不能作為布設控制點的目標，比如：狀地物、不固定的地物、過小的點狀地物；②選取的像控點刺點的影像必須很清晰；③像控點應選在高程變化比較小的地方，不能選在高程變化大的有坡度的地方；④選取的控制點旁邊不能有強烈干擾衛(wèi)星信號的物體，尤其應該遠離高壓輸電線。同時為檢查成果質(zhì)量，需適當布設檢查點。3.5無人機航空攝影測量內(nèi)業(yè)。無人機航拍得到的影像以及用傳統(tǒng)測繪方法測得的控制點，在Godwork中進行空三加密，然后在MapMatrix中進行地形圖描繪，利用pix4d進行影像圖制作，流程如圖2所示：3.5.1影像數(shù)據(jù)預處理與空中三角測量處理。影像數(shù)據(jù)預處理：為了得到滿足后期數(shù)據(jù)處理的pos數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)，必須對原始采集的數(shù)據(jù)依據(jù)相關(guān)的規(guī)范規(guī)程進行數(shù)據(jù)檢查，重點檢查的項目有：航攝重疊度、旋偏角、云量、有無存在航攝漏洞?？罩腥菧y量處理：影像經(jīng)預處理后進行空三加密，空三加密利用天工航空影像空中三角測量軟件（簡稱GodWork_AT）進行，此軟件是針對航空遙感影像數(shù)據(jù)研發(fā)的高自動化數(shù)據(jù)處理軟件，以輸出高精度數(shù)字攝影測量產(chǎn)品為目的。它的主要優(yōu)點是：人工干預或者交互操作的工作量很少，如果確需進行人工交互工作，設計人員也加了自動預測或者人工智能的功能，盡量避免不必要的人工或者重復操作，節(jié)省交互時間，簡化操作，空三流程如圖3：3.5.2正射影像圖（DOM）生成。Pix4Dmapper是瑞士Pix4D公司生產(chǎn)的全自動快速無人機數(shù)據(jù)處理軟件，它可以將很多張影像快速制作成精確的二維地圖和三維模型，Pix4Dmapper能從航拍片中快速獲取點云數(shù)據(jù)，并且進行后期的加工處理，獲得高精度的正射影像圖用于水利工程中的河湖管理。Pix4Dmapper生成正射影像圖的過程是：①先導入照片和pos進行快速拼接，快速拼接的質(zhì)量報告可以查看外業(yè)飛行數(shù)據(jù)的質(zhì)量；②導入控制點進行空三加密；③選擇初始化處理進行平差，結(jié)果可以查看控制點精度是否滿足規(guī)范要求；④選擇接下來的兩個選項：點云和紋理以及DSM、正射影像和指數(shù)，最終生成DSM和DOM。后期可以將DSM與DOM導入到EPS中進行裸眼畫圖。本項目是將生成的DOM導入到ARCGIS中，將每條河拼接成一個整體，再將河湖管理的規(guī)劃線落到DOM上，最終生成一張大圖方便展示，如圖4所示：3.5.31:2000數(shù)字線劃圖制作。在武漢航天遠景MapMatrix多源地理數(shù)據(jù)綜合處理平臺進行航攝數(shù)據(jù)處理：將GodWork中處理得到的空三成果（patb文件、旋轉(zhuǎn)糾正影像）導入到MapMatrix軟件中，恢復航攝的立體采集模型。按照本項目要求的1:2000地形圖和其他相關(guān)的技術(shù)規(guī)程，在立體采集環(huán)境下得到各類地形要素，最后生成地形圖文件。將采集得到的地形圖與Pix4Dmapper生成的正射影像圖疊加形成調(diào)繪底圖，在野外現(xiàn)場進行調(diào)繪，在調(diào)繪結(jié)束之后進行內(nèi)業(yè)編輯，兩者交互得到最終的全要素數(shù)據(jù)線劃圖。數(shù)字線劃數(shù)據(jù)采集輸出后進行相應的格式轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一分層與編碼，然后再利用CASS9.1軟件統(tǒng)一進行內(nèi)業(yè)編輯，形成最終的DWG格式地形圖，如圖5所示。在地形圖基礎上，根據(jù)給定的橫斷線，得到斷面需要的高程數(shù)據(jù)，在CASS9.1中繪制斷面圖，如圖6所示。3.5.4河湖劃界。將已測好的1:2000地形圖和斷面圖作為工作底圖進行內(nèi)業(yè)劃界，按照法律法規(guī)要求及相關(guān)標準在工作底圖上劃定河湖和水利工程的管理范圍界線，完成管理范圍線布置，在一定間隔和拐點處預布界址點，外業(yè)埋設界樁，根據(jù)工作底圖上提取的界址點坐標進行管理界線放樣，并根據(jù)現(xiàn)場實際進行微調(diào)埋置界樁，實測坐標，最后再內(nèi)業(yè)調(diào)整，根據(jù)最終外業(yè)定樁的界線坐標修正電子圖上的管理范圍界線。

無人機航空攝影測量技術(shù)在河湖管理中的應用，不僅能夠節(jié)省人力還可以提高工作效率，同時可以為甲方提供多樣的測量成果，來適應新時代環(huán)境下更高的要求。利用無人機航空攝影獲得的成果繪制的地形圖成圖精度完全滿足1：2000大比例尺測圖的要求，為后續(xù)繪制斷面，劃界埋樁提供了保證。隨著無人機航測技術(shù)的飛速發(fā)展，能實時獲取更高精度的POS數(shù)據(jù)，后處理軟件處理能力的不斷提高提升，與此同時，長航時、載荷量大的無人機整體性能明顯提升，無人機航測技術(shù)的應用領(lǐng)域能夠滿足更多的測繪工程需求。

參考文獻

[1]李德偉.無人機航測成圖在水利水電工程中的應用[J].城市建設理論建設研究:電子版,2013(16):101-123.

[2]CH/Z3002-2010,無人機航攝系統(tǒng)技術(shù)要求[S].

[3]陳鵬飛,胡海峰,廉旭剛等.后差分技術(shù)及像控點密度對文人及攝影測量精度影響研究[J].測繪通報,2017(11):144-147.

作者:姚艷麗 單位:中國公路工程咨詢集團有限公司(武漢)勘察分公司