殷圣云

（廣西桂禹工程咨詢有限公司 廣西南寧 530023）

當(dāng)前，我國對于水利工程的建設(shè)投入非常大。擬定了非常多的中小型抗旱規(guī)劃項目，例如：新建鄉(xiāng)鎮(zhèn)的聯(lián)通工程，抗旱應(yīng)急水源工程等等，在這些工程項目當(dāng)中，相關(guān)的測量工作是重點工作之一，更是基礎(chǔ)的工作部分，尤其是在實施壩址控制測量，淹沒水庫范圍測量等與周圍群眾的利益密切相關(guān)。因此，在水利樞紐工程測量中，對于航空攝影測量與RTK技術(shù)的應(yīng)用起到的作用十分關(guān)鍵。

1 航空攝影技術(shù)介紹

航空攝影技術(shù)便是利用飛機航空攝影設(shè)備，對地面實施的連續(xù)性攝影，并與地面控制點測量進行結(jié)合，實施調(diào)繪和立體測繪等相關(guān)工作，最終完成地形圖的繪制等步驟。航空攝影測量應(yīng)用的基本原理便是攝影過程當(dāng)中的幾何反轉(zhuǎn)[1]。當(dāng)前對于航空攝影測量，已經(jīng)應(yīng)用了無人機，在無人機系統(tǒng)當(dāng)中由硬件和軟件系統(tǒng)共同組成。在硬件系統(tǒng)當(dāng)中，有機載系統(tǒng)以及地面監(jiān)控系統(tǒng)，在軟件系統(tǒng)當(dāng)中有飛行控制系統(tǒng)、航線設(shè)計、系統(tǒng)研討、監(jiān)控系統(tǒng)以及檢查攝影和預(yù)處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)構(gòu)成了非常完善并且快速的工作機制，每個系統(tǒng)之間都能相互配合，其中動力系統(tǒng)使用燃油系統(tǒng)或者電動裝置。航空攝像測量系統(tǒng)為該系統(tǒng)的核心部分，是完成任務(wù)并確保安全覆蓋的重要因素。

2 無人機航空攝影測量流程

2.1 外業(yè)像控點布設(shè)

對于像片的控制點測量，應(yīng)用的方案為區(qū)域網(wǎng)布設(shè)，在正式拍攝之前需要進行的工作方法為，實地選點布控制標(biāo)志以及在拍攝完成后明顯地點相片試點的方法。對于水利工程當(dāng)中的像控點，通常會在沿河道的兩旁公路或者平坦的地面當(dāng)中進行布設(shè)，因為會出現(xiàn)淹沒的情況，所以需要在平坦的耕地上對像控點進行集中布設(shè)，并保證布設(shè)的數(shù)量[2]。

2.2 航空攝影

對于航線網(wǎng)的布點。可全面保障航線首尾末端上方控制點和下方控制點的相關(guān)布設(shè)，再利用主點使其垂直在方向線當(dāng)中的直線上之后，要保證上點和下點在同一立體的相對位置范圍當(dāng)中，結(jié)合攝影區(qū)域?qū)骄€實施相應(yīng)的設(shè)計，要全力保障測量區(qū)域的重疊，通常對于航線重疊度那里要提到80%。旁向重疊度要達(dá)到70%以上，要在天氣良好時進行攝影，如，云霧較少，沒有風(fēng)，大氣透明度好等等。

2.3 立體測圖

立體測圖可使用清華的EPS軟件，為用Post Script語言描述的一種ASCII圖形文件格式，通常情況下，使用photo shop來打開圖像格式的EPS文件，其中有兩種打開方法：①為直接打開，右鍵點擊EPS文件，選擇打開方式為Photo shop，會彈出屬性對話框，設(shè)置好之后可直接打開；②為置入的方式，新建一個空白文件，在新建的空白頁面左上角找到“文件”選項，然后在下拉菜單欄中找到紅圈選中的“置入”按鈕，在彈出的頁面中直接找到打開的EPS文件即可。

2.4 外業(yè)高程采集

在完成轉(zhuǎn)換的地形圖平面精度當(dāng)中，可對建設(shè)的基本要求進行滿足，但高程依然需要進行外業(yè)測量。在實施外業(yè)測量的過程中，需要使用RTK GPS技術(shù)，全站儀技術(shù)等等，以便對點數(shù)據(jù)進行采集，之后結(jié)合測量高程編輯地形圖，制定無人機攝像流程，其中具體的流程如圖1所示。

圖1 無人機航空攝影測量工作流程圖

3 RTK GPS技術(shù)

GPS實時動態(tài)測量技術(shù)，簡稱為RTK技術(shù)[4]。其中的工作形式為在已經(jīng)知道的點位上安排好GPS接收機，并將其作為基準(zhǔn)站，把必要的數(shù)據(jù)，例如：基準(zhǔn)站的高程坐標(biāo)等參數(shù)進行轉(zhuǎn)換。并輸入GPS控制手薄，使用一臺或者多臺GPS接收機，將其當(dāng)作流動站，這樣便可使用流動站和基準(zhǔn)站對衛(wèi)星信號同時進行接收，其中基準(zhǔn)站會將衛(wèi)星信號利用基準(zhǔn)站電臺向流動站進行發(fā)送，流動站在接收到基準(zhǔn)站和衛(wèi)星信號發(fā)來的信號之后，會將其傳送到控制手薄當(dāng)中，這樣便可進行差分以及平差處理工作，得到實時坐標(biāo)測量精度以及高程測量精度，并及時將測量的精度和預(yù)設(shè)的精度進行比較，如果測量的精度未達(dá)到預(yù)設(shè)的進度要求，手薄會做出提示，詢問測量人員是否接受測量成果，如接受測量成果，手薄會將測量的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，高程數(shù)據(jù)進行記錄和存儲。

4 實際應(yīng)用分析

4.1 工程概況

某水利樞紐工程在贛江中游上游峽谷河段，其功能作用為發(fā)電和防洪并兼有航空和灌溉等綜合功能，是一座大型的水利樞紐工程，其中對于流域面積的控制為60010KM2，占總體流域面積的75%。對該水利工程進行測量的范圍和內(nèi)容包括：測量庫區(qū)、測量淹沒調(diào)查、測量防護區(qū)以及測量壩址等等，對于測量工作使用了無人機航空技術(shù)以及RTK GPS技術(shù)。

4.2 庫區(qū)測量的具體要求

4.2.1 水庫淹沒調(diào)查測量

在做好基本控制的前提下，應(yīng)用GPS RTK測量技術(shù)，對水庫淹沒調(diào)查對象當(dāng)中的高程進行測量，其中測量進度是非常關(guān)鍵的調(diào)查對象，對水庫蓄水到正常水位選定會起到關(guān)鍵性的作用。所以對于高程的測量誤差范圍要求為±0.1m，平地以及坡度不大的地區(qū)調(diào)查對象，其高程當(dāng)中的誤差不能超過±0.3m，對于山地的調(diào)查對象高程，其誤差不能超過±0.5m。

4.2.2 庫區(qū)地形測量

庫區(qū)測量需要在1：2000的地形圖當(dāng)中進行，這樣可有效滿足水庫淹沒調(diào)查以及移民工程規(guī)劃等相關(guān)需求，其中需要應(yīng)用RTK GPS與航測法成圖技術(shù)進行配合，對于像片的控制點，需要應(yīng)用RTK GPS技術(shù)進行測量，其中的精度平面點要求是：產(chǎn)生的誤差不能超過±0.2m，高程當(dāng)中出現(xiàn)的誤差不能超過±0.2m。

4.3 測繪地形圖

校準(zhǔn)基準(zhǔn)站。使用控制點對基準(zhǔn)站進行校準(zhǔn)的過程中，可使用的作業(yè)方式分為兩種：①基準(zhǔn)站在已知點上，可使用靜態(tài)數(shù)據(jù)獲取改點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將控制點當(dāng)中的WGS-84坐標(biāo)，在手薄中輸入，直接進行求取，接著應(yīng)用流動站，到控制點當(dāng)中對坐標(biāo)進行采集，之后對數(shù)據(jù)的參數(shù)進行轉(zhuǎn)換；②在一些特殊的區(qū)域，沒有找到合適的控制點對基準(zhǔn)站進行設(shè)置，可將基準(zhǔn)站隨意進行擺放。簡單來說便是，虛擬一個基準(zhǔn)站，之后流動站到控制點當(dāng)中對坐標(biāo)進行采集。

4.4 利用影像建模

利用影響建模可選擇smart3d或者pix4d。例如：對于smart3d的應(yīng)用，操作并是不非常難，只需點擊新建工程，依次填入工程名稱、工程目錄后點擊ok；選擇Photos選項卡，然后點擊Addp hotos按鈕，添加要建模的照片；點擊check image files按鈕，檢查圖片文件；檢查完成后，選擇Surveys選項卡，而后點擊Editcontrol points按鈕等相關(guān)操作，即可完成建模。

4.5 RTK作業(yè)前的抗差措施

RTK的使用，其可靠性取決于數(shù)據(jù)鏈的傳輸質(zhì)量以及流動站當(dāng)中的觀測環(huán)境，對于該技術(shù)的使用，盡管應(yīng)用了良好的處理方式，但對數(shù)據(jù)量的使用比較有限，在處理當(dāng)中難免會產(chǎn)生一些誤差。所以，在每次施工之前，要將基準(zhǔn)站和接受裝置等數(shù)據(jù)參數(shù)進行更新之后，重新實施復(fù)測檢核。

4.6 內(nèi)業(yè)航空影像成圖

將1：20000的航空影像進行數(shù)字化掃描，這樣便獲取了數(shù)字影像，之后將其轉(zhuǎn)變成VirtuoZo系統(tǒng)可以接受的格式。利用數(shù)字影像，可將掃描坐標(biāo)系的參數(shù)與像片坐標(biāo)的參數(shù)進行轉(zhuǎn)換，自動完成內(nèi)定向工作。之后，可由工作人員確定好控制點，影像匹配對同名點進行匹配，實施相對定向和絕對定向。自動空中三角測量的相關(guān)工作完成之后，便可實施相應(yīng)的測圖工作。其中，測圖工作為交互式素質(zhì)影像測圖系統(tǒng)，可對地物圖進行測量，并對地物數(shù)據(jù)進行編輯以及采集，構(gòu)成數(shù)字測圖文件。

5 結(jié)束語

總之，對于項目測量的速度以及精度提升，減少工程成本是水利樞紐工程需要重點解決的關(guān)鍵性問題。在當(dāng)前的水利工程當(dāng)中，測量的準(zhǔn)確性十分關(guān)鍵，通常在水利工程當(dāng)中會應(yīng)用全站儀，以及RTK GPS數(shù)據(jù)化測圖技術(shù)等，對于這些技術(shù)方法的應(yīng)用可全面保證測量點的精度，但是需要消耗一些人力和物力，現(xiàn)在應(yīng)用RTK技術(shù)與航空攝影技術(shù)的結(jié)合，構(gòu)成了數(shù)字化地形地圖，工作效率得到了翻倍提升，并有效降低了工作成本，提升了測量點精確度。