張朝帥

（吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院，吉林 長春130000）

水利工程的不斷建設(shè)與發(fā)展，推動了水利工程測繪工作的不斷發(fā)展。在實際測量過程中，由于工程施工地區(qū)的面積、地形地貌、水文特征等多種地理環(huán)境的影響，加大了測繪的難度，對部分的測繪工作有著技術(shù)性的要求。與此同時，傳統(tǒng)測繪技術(shù)的弊端也逐漸突出，不僅無法保證測量數(shù)據(jù)的精準度，更無法滿足其他對測繪技術(shù)的要求，同時還造成時間、人員、資金的浪費。而隨著科技的不斷發(fā)展，航空攝影測量技術(shù)橫空出世，并在各個領(lǐng)域中普遍應用，尤其是在水利工程測繪方面，不僅滿足了現(xiàn)代發(fā)展中水利工程測繪工作的要求，更是能彌補傳統(tǒng)測量工作中的不足，其測量技術(shù)的靈活性能有效解決傳統(tǒng)測量工作中的問題，從而降低了測量的成本，性價比極高。

1 航空攝影測量發(fā)展現(xiàn)狀

航空攝影測量是指通過各類飛行器與航攝儀器對地面進行連續(xù)拍攝，在二者聯(lián)合應用中，控制其對地面目標控制點進行測量、調(diào)會、立體測繪等，結(jié)合實際拍攝的圖片，最終實現(xiàn)對目標控制點的地形圖的繪制。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科學技術(shù)也在不斷進步，而航天航空的發(fā)展也不僅僅局限于飛機的研制、使用和對外太空的探索，更多的是對飛行器具的研究，使飛行器具為國家的發(fā)展做貢獻，航空攝影測量技術(shù)的發(fā)展正是科技研究人員對這一目標努力的結(jié)果[1]。航空攝影測量技術(shù)如今逐漸向無線自動化和信息化不斷轉(zhuǎn)變，利用無人飛行器配合信息技術(shù)，能對地面目標實施精準測量，例如，其中的地理信息系統(tǒng)重點對地面進行定點測量，而數(shù)字遙感系統(tǒng)更是具有強大的數(shù)據(jù)儲蓄功能，對測量數(shù)據(jù)進行儲存等。此項技術(shù)的發(fā)展和應用，在地質(zhì)勘察以及海洋監(jiān)測等諸多方面發(fā)揮著巨大作用，對中國社會的發(fā)展作出巨大貢獻。

2 航空攝影測量技術(shù)的特點

2.1 可靠性

水利工程的建設(shè)會受到多方面的制約，此類工程具有極高的復雜性，為確保工程建設(shè)的質(zhì)量和安全性，需要在工程實施前做好工程建設(shè)的準備工作，工程測繪工作就是其中一項環(huán)節(jié)，也是最重要的準備環(huán)節(jié)。采用航空攝影測量技術(shù)能夠?qū)Ω鞣N限制因素進行有效規(guī)避，通過遠程監(jiān)控，根據(jù)設(shè)定路線使其飛行并進行測量，增強了飛行器工作的穩(wěn)定性，提高了測量的安全性，通過航空攝影測量能夠?qū)Ω呶５貐^(qū)進行拍攝，利用攝影設(shè)備的高級精密度，提升了航空拍攝測量的精準度，為水利工程建設(shè)提供精準可靠的數(shù)據(jù)支持，推動了水利工程建設(shè)的發(fā)展[2]。航空攝影測量對于測量工作有系統(tǒng)流程設(shè)計，在工作過程中按照系統(tǒng)流程設(shè)計從而完成測量任務。在拍攝之前，技術(shù)人員要按照系統(tǒng)流程完成飛行計劃的制作。在飛行過程中，通過系統(tǒng)操控使其進行實時可視化操作，使飛行器輔助技術(shù)操作人員高質(zhì)量地完成目標點的拍攝工作。飛行完成以后，對飛行路線進行拍攝重現(xiàn)，檢查是否有地區(qū)遺漏，必要時立即進行補拍工作，以確保拍攝工作的可靠性。

2.2 安全性

中國幅員遼闊，地形和地理氣候相對復雜，差異大，存在著一個地區(qū)多種地理風景的特殊現(xiàn)象。受當?shù)氐乩硪蛩赜绊?，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)采集技術(shù)會受到積雪和云層的干擾，測量結(jié)果存在著誤差，并且由于地理環(huán)境復雜，實際測量會對專業(yè)人員的生命安全造成一定的威脅[3]。而采用航空攝影測量技術(shù)能夠完美地對上述困難進行克服和解決，凸顯了科技發(fā)展的重要性。航空拍攝并不受限于航高、地形地貌、氣候、界限等傳統(tǒng)測量時出現(xiàn)的影響因素，保證了操作人員和測量設(shè)備的安全性，并且其成像的質(zhì)量和精準度更是遠遠超過傳統(tǒng)測量方法。

2.3 靈活性

在航空攝影過程中，無人機相對于其他航空拍攝設(shè)備而言，使用率比較高。無人機操作靈活，方便好學習，而且運動范圍大，限制因素少，對于起降場地的要求低[4]。在利用無人機進行攝影測量過程中，在飛行起飛前的準備時間短，工作量小，在起飛后的測量工作中，根據(jù)其自身的體積小、飛行時靈活性高的特點，能在短時間內(nèi)完成拍攝工作，并且其儲存功能更是可以做到隨拍隨保存，有效地縮短了航空攝影測量的工作時間，充分體現(xiàn)出其靈活性的特點，提高了測量工作的效率。

3 航空攝影測量在水利工程地形測繪中的應用

3.1 在數(shù)據(jù)控制方面的應用

由于中國地理環(huán)境的特殊性，水利工程的施工現(xiàn)場地形通常比較復雜，在施工現(xiàn)場可能存在著山地地形，或者是被積雪覆蓋、被樹木等植被覆蓋，并且地表結(jié)構(gòu)復雜，導致施工的難度增加，水利工程建設(shè)開展進度比較慢，影響整體工程的建設(shè)速度[5]。在傳統(tǒng)的測量過程中，技術(shù)人員通常使用光學儀器進行數(shù)據(jù)的測量與采集，在遇到障礙物時，儀器將無法繼續(xù)測量，這種斷續(xù)性測量方式最終會導致測量結(jié)果不準確。而無人機輕便小巧，不僅可以克服障礙物的阻礙，還可以對其進行數(shù)據(jù)記錄，并能夠?qū)y量的數(shù)據(jù)和行進路線等完整地呈現(xiàn)出來，施工團隊不僅有測量數(shù)據(jù)的參考，還有行進路線的參考。其對于數(shù)據(jù)的控制、水利工程建設(shè)設(shè)計和施工方向進程都有導向性的作用，從而提升水利工程建設(shè)工作的效率。

3.2 在精準位移上的作用

航空攝影測量技術(shù)的應用可以建立在空間范圍之上，利用其靈活性和可靠性的特點對所需要測量的物體方位進行測量，并使用空間坐標將其完整地表示出來，使工程師有直觀的感受[6]。在水利工程項目建設(shè)中，堤壩位置的確定是其一項重要的工作，水利工程是對水資源的儲存和運行進行加固或改造，對民生有重要意義，其位置和建造都是需要對水流量和壓力等條件進行綜合考量，否則會減短堤壩的使用壽命，甚至造成潰堤，導致整個工程的崩塌，對國民造成不可挽回的嚴重損失。而航空的攝影測量技術(shù)具有數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，可以對水流的流速及其壓力進行計算和分析，方便工程師確定堤壩建造的位置和建造工藝以及精準位移，進而提升水利工程建設(shè)質(zhì)量，增加社會效益，保障國民的生活生產(chǎn)安全。

3.3 在工程檢測上的作用

在水利工程建設(shè)施工中，因為自然條件的不穩(wěn)定性，部分已經(jīng)完工的工程項目會因此遭到破壞，給日后工程投入使用埋下隱患。通常情況下，這種隱患并不會被肉眼檢測出來，因此需要采用航天攝影測量技術(shù)對其進行反復檢查，其中的信息技術(shù)處理系統(tǒng)中蘊含的接收和定位系統(tǒng)能夠直接顯示器件檢查到的建筑隱患，如若真實存在安全隱患，應立即停工，對隱患部分進行嚴密的重復施工[7]。在實際施工中，應用該項檢測技術(shù)進行定期的反復檢查，對一個工程而言，安全問題是其建造成功的必然條件，若是無法保證其質(zhì)量安全問題，那么此工程的建造除了資源浪費，不具備任何意義，而此技術(shù)的存在可以完美解決該問題，從而提高工程質(zhì)量。

3.4 在校準基站中的運用

在基站校準過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段進行基站校準的過程中具體包含如下兩種方式。

第一，收集現(xiàn)有數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析得出相應的水利工程坐標數(shù)據(jù)，再直接在手冊中輸入坐標數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)相應的數(shù)據(jù)結(jié)合流動站上相應的地理參數(shù)，對所有數(shù)據(jù)進行解析，并將坐標數(shù)據(jù)與相應的地理數(shù)據(jù)進行替換，在這一方法實際運用過程中，一般會用于已知點水利工程基站的數(shù)據(jù)分析。

第二，收集流動站控制點測量過后的坐標[8]。此方法在現(xiàn)階段主要是用于隨機放置的參考基站考察中運用。但是，在實際測量過程中，要想使得航空勘探中具有的作用能得到有效的發(fā)揮，就必須要從三方面對航空的飛行質(zhì)量進行具體控制和管理：①對照片的傾斜度進行嚴格的控制，在飛行拍攝過程中用的照片傾斜度必須保證小于等于3°，若是此過程中發(fā)生錯誤，則需要嚴格執(zhí)行測量要求的情況下，檢查拍攝測量方法，使其始終都能在正確測量的范圍內(nèi)；②為保證能夠?qū)φ瑴y量區(qū)域進行全面拍攝，在重疊程度小于拍攝最小限度時，則需要拍攝員根據(jù)實際情況調(diào)整飛行距離，促進拍攝測量飛行任務能圓滿完成；③在對飛機攝像圖片進行處理過程中，必須要控制路線圖像的曲率，并保證其不能超過原曲率的3%，旋轉(zhuǎn)角度必須要小于等于6°。

3.5 在地形圖測繪中的運用

對航空攝影測量技術(shù)運用的真正目的在于，運用正交投影圖像將地面中心投影圖形進行顯現(xiàn)，在此過程中會運用到模擬法、分析法等常見的方法，因此，為保證測量結(jié)果測得準確性，需要在內(nèi)部執(zhí)行過程中，嚴格監(jiān)管映射控制點，并對其進行加密處理。首先，從常規(guī)輻三角剖分法角度進行分析，一般運用于地形較為平坦地區(qū)進行水利工程檢測，但是三角剖分法與其不同，其在運用過程中主要是在丘陵、山脈等地區(qū)的水利工程開展分析和檢測，在航空拍攝過程中若要運用該方法，則需要站在三角剖分法基礎(chǔ)上進行[9]。其次，在進行野外作業(yè)過程中，需要將其中關(guān)鍵點進行高度關(guān)注，以此提升地形圖測繪的效果。關(guān)鍵點如下：①在開展光控點進行聯(lián)合測量過程中，通常需要借助常規(guī)測量的方式對地面的高程和平面坐標進行確定；②對于拍攝區(qū)域中未進行拍攝、新添加的水利工程以及更重要工程建設(shè)地點，必須在調(diào)查中獲得地名中記錄，并對其實施標記；③在實際測量以及測繪過程中，需要室內(nèi)外結(jié)合、室內(nèi)、室外三種方式相結(jié)合地開展工作。

3.6 在誤差處理中的運用

首先在傳感器錯誤處理中的運用。在使用無人機進行航空測量過程中，為保證傳輸圖像以及航空測量數(shù)據(jù)能夠技術(shù)傳輸回地面，會運用到實時傳送的方式開展工作，在此過程中通常會在飛行機械上攜帶無線傳輸模塊，為減輕飛行器械的負荷量，在實際航空測試過程中，一般會安裝比較小的傳感器模塊，但是此種模塊的測量結(jié)果與功能齊全的傳感器模塊相比，傳輸?shù)男Ч麜鶕?jù)實際狀況發(fā)生變化，使得效果不穩(wěn)定并存在效果減弱的情況。在此情況下，傳輸回地面的數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)錯誤，無法保證其真實性，圖像也會存在失真的情況。為解決上述問題，需要根據(jù)實際拍攝情況對通信設(shè)備進行更新和替換，提升水利工程測量過程中攝取的數(shù)據(jù)和圖像傳輸設(shè)備以及尺寸的精準度，保證其無論在哪種航空測量器械中都能進行安裝和使用，并且數(shù)據(jù)具有精準性高、圖片畫質(zhì)清晰的優(yōu)點。

在無人機平臺事故處理過程中的運用。在航空拍攝過程中，會受到外界很多因素的干擾，會與原定的航行有一定的偏差，或者無法運用合理有效的角度對數(shù)據(jù)進行繪制以及圖像的拍攝，因此無法保證數(shù)據(jù)的準確度和數(shù)據(jù)的清晰程度。為減少上述的問題，或是在已經(jīng)出現(xiàn)時能對其進行有效地解決，在拍攝過程中，要與氣象部門取得及時聯(lián)系，選擇在晴天進行航空拍攝，減少自然因素在航空拍攝過程中的干擾和影響。

3.7 航空拍攝技術(shù)在水利工程測量應用時的注意事項

3.7.1 按照設(shè)計圖紙來進行選點工作

在開展水利工程測繪時，應以圖紙設(shè)計為基礎(chǔ)開展選點工作，在此需要注意以下三個方面：①在埋石過程中需要選擇交通便利的地點開展工作，以此方便航空拍攝設(shè)備放置以及操作作業(yè)的完成；②若是運用無人機進行拍攝操作，為減少作業(yè)執(zhí)行過程中出現(xiàn)拍攝視線被遮擋的情況，需要在拍攝過程中選擇視野開闊、空中沒有障礙物的地區(qū)，并選擇水域較小的區(qū)域；③在選點過程中，需要認真仔細、謹慎入微，嚴格開展選點工作。

3.7.2 航高和攝影比例的確定

在拍攝過程中圖片的傾斜角要小于等于3°，若是存在誤差，需立即停止拍攝，并對攝影測量方式進行抽查，使得成圖質(zhì)量得以有效提升和保障。為擴大圖片拍攝過程中包含的區(qū)域，使其能覆蓋整個繪制區(qū)域應當對重疊度進行限制，在其小于最小限定值時，應根據(jù)實際需要增加航班，提升飛行測量效果。在拍攝完成后，對航線圖像彎曲度進行處理過程中需要對其進行控制，使其不得超過3%。

4 結(jié)束語

近些年來，在水利工程建設(shè)中，水利工程的測繪工作是水利工程建設(shè)準備工作的重要環(huán)節(jié)，其測繪工作對于技術(shù)的依賴性越來越大，只有將測繪工作做到位，才能為水利工程建設(shè)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。而航空測量技術(shù)能很好地服務于地形的測量工作。航空攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢能在水利工程測繪工作中得以完美體現(xiàn)和發(fā)揮，使水利工程建設(shè)工作開展時，能獲得完整準確的測繪數(shù)據(jù)。以后，隨著科技的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，航空攝影測量技術(shù)也會不斷發(fā)展，水利工程測繪工作水平因此會進一步提高，從而促進水利工程的建設(shè)不斷發(fā)展。