无人机航测技术在航道工程中的应用

张新亮

摘 要：现阶段，随着科技的进步和社会的发展，我国摄影测量技术得到了大幅提高。鉴于无人机轻型化、便捷化和智能化的特点，无人机航测在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取以及小区域地形测量方面具有高效、直观等显著优势。本文通过具体案例，论述了提高无人机航测精度的方法;并通过与传统方法的对比，论述了无人机航测的高效性和测绘产品的多样性。

关键词：无人机航测技术;航道工程;应用

0 引言

随着现代科学技术的不断进步，在航道工程建设施工中各种新型技术有了更为广泛的应用。无人机航测技术在航道工程当中的应用，能够全方位的测量以及处理工程中的数据信息，工作人员需要明确无人机航测技术应用关键点，运用合理的应用方法，从而确保无人机航测技术能够发挥最大效用。

1 精度提高的方法与影像匹配

1.1 提高数据采集精度的经验性做法

无人机航测的精度取决于很多方面，其中原始照片的好坏将决定项目能达到的最好效果。在外业采集过程中，选择较好的天气、做好相机的调校尤为重要。

1.2 减小投影误差增强航片几何属性

航摄相片为地面景物的中心投影构像，而地图是地面景物的正射投影，当地面和相片均严格水平时，两种投影结果是等效的;但地球表面起伏将引起像点位移，无人机平台飞行过程中的波动会引起相片倾斜。因此，尽量选择晴朗无风的天气条件进行航拍，以增强相片的判读性和保证飞行姿态的稳定性，从而提高相片坐标系下的像素点平面精度;在高差大于1/4相对航高的测区需分区进行航线设计，以减少由投影参考面变化造成的投影误差。

1.3 像控布设优化提高平差精度

空中三角测量是基于地面像控点坐标，利用后方交会原理计算得到相片的内方位元素和外方位元素;再基于立体像对中的内外方位元素和像点坐标，利用前方交会原理计算得到对应的地面坐标。因此，平坦地区应均匀分布像控点，高差大的测区要加密像控点，这样区域网约束平差后的坐标值更趋近于实际值，从而提高像点对应的地面坐标精度。

1.4 相片的重叠设置和选取

在满足精度要求的前提下，尽量提高航飞高度和减少旁向重叠能很好地减少航片数、提高作业效率。根据影像分辨率要求设置航飞高度，天宝无人机航测系统100 m航高的地面分辨率为3 cm，相片航向、旁向重叠度设置为70%即可满足后处理要求。在质量控制方面，应做好飞行前检查以及飞行后数据覆盖完整性检查;数据后处理前应剔除多余的质量差的相片，以减少影像匹配的繁冗度和匹配时间;空三刺点应选取目标清晰的相片，避开单幅影像的边缘，从而避免因航片畸变差而影响匹配的正确性。

2 人机航测技术在航道工程中的应用

2.1 无人机航测技术工作流程

首先需要针对测量区域进行全面的踏勘并且收集相关的资料数据，随后便是设计航测技术以及设置航空攝像的各项工作内容，针对像片控制的具体测量工作中，通过全数字化空中三角基本算法，最后的步骤就是完成数据的采集以及检验检测成果。

2.2 校验数码相机

数字相机存在的误差问题主要包括了光学误差与机械误差，或者是电学误差。其中机械误差与电学误差属于数字相机所特有的误差类型，与传统光学相机之间存在一定的不同之处。考虑到数字相机具备的特征，需要采取分步骤的方式完成数码相机的整体检校。第一，通过三维DLT的有效变换，采取直接线性的相应变换系数以及像点坐标的畸变相应改正系数来进行交替迭代的有效计算，从而分步求解出内外方位的各个元素。第二，在空间直线的在像平面基础上的影像属于直线的基本原理，利用相同的方式计算畸变参数的具体初值，构建纠正随机性畸变差的基本纠正格网，便能够完成数码相机的校验。

2.3 规划飞行航线

航线规划属于采集遥感信息之间的重要准备工作，为航空摄影提供重要的技术指导，应当充分地考虑到作业的范围与地形特点，还有精度要求与相机参数等各个因素，不仅需要确保质量，还应当保证设计的最优化。在规划飞行航线的时候，需要重点检查的内容主要包括了航线走向的整体合理性，是否存在主点落水等各种问题。检查区域覆盖的完整性与区域划分的合理性，分区的地形高差等时候处于摄影航高的六分之一内。检查摄影基面的合理性以及航高的科学性，检查地面的实际分辨率与像片的相应重叠度等是否达到了相关的要求。完成了整条飞行航线的规划之后，便需要针对摄区内地面的最低分辨率以及像片的最小重叠度等进行重点的检查。在摄影航高处于一定状态下，同时航线中各个参数维持不变的时候，地面的最低分辨率普遍是在摄影区域当中的最低位置，而像片最小重叠度则一般出现在摄影区域内部的最高位置，为了能够确保成图的整体精度，应当严格的控制地面最低位置的分辨率以及地面最高位置的像片重叠度。

2.4 设置外业像片的控制点

首先是布设像控点，无人机的整个航片存在较大的重叠并且基线相对短，一般情况下，重叠范围都是不规则的，所以，当布设需要的外业各个控制点的时候，需要充分地考虑到航片内部的具体情况。就目前低空性无人机相关数据生产的经验而言，根据用图单位的具体成图要求，从而提出外业像控点的整体布设方案，GCP属于地面平高的实际控制点。其次，针对像控点进行测量。当针对像控点进行测量的时候，应当先进行测区当中所收集到的全部已知的各个控制点的整体联测，校验控制点的实际情况。为了能够达到后期对像控测量的需要，针对已知点进行连测时需要加密相应制点。通过GPS的静态定位方式完成联测，运用边连布网形式。计算出最弱点的实际点位误差与最弱边的实际相对误差，检查器是否符合相关像控测量的基本要求。

3 结语

航道测量属于重要的民生工程，利用无人机航测技术来完成航道的测量，能够最大程度上的提升测量工作的效率，特别是在大范围或者测量人员没有办法无法到达的特殊区域的相应测量工作中，工作效率超出了传统的测量工作效率，同时无人机航测技术成本低、具备较高灵活性，因此具备极高的应用价值与空间。无人机由于其自身特点，在内河航道巡航领域应用具有多方面的优势，其系统由动力系统、控制系统以及通信系统等组成，可完成内河航道等周边环境复杂的地域执行巡航任务。

参考文献：

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