无人机摄影测量与RTK在水运工程中应用研究

无人机摄影测量与RTK在水运工程中应用研究

田野

交通运输部天津水运工程科学研究院天津市300456

摘要：在我国水运工程建设中很多环境不适合开展传统测量工作，在水运工程测量时积极应用先进的无人机摄影测量技术可以缓解人工测量的压力，同时还能够提升测量工作的效率与精度，本文就无人机测量工作的主要流程进行了分析，进而就RTK技术的辅助作用进行了探讨，并就这两者在水运工程中的结合进行了探研。

关键词：无人机摄影测量与RTK在水运工程中应用

1.无人机摄影测量以及PTK技术的工作原理

无人机的出现为我国的工程建设以及其他需求提供的较大的便利，在水运工程的建设上无人机拍摄技术也起到了重要的作用，将无人机技术与PTK技术灵活的运用到工程建设上，首先需要对其工程原理有一定的了解，下文就具体的来对其原理进行分析。

1.1无人机摄影测量原理

如今我们的无人机生产技术已趋于成熟，可以根据实际的需求生产出可以满足各种的无人机，其种类也有很多种，因此选择合适的无人机种类也很重要，这决定了拍摄的效果如何，选择好合适的无人机以后，要获取相关的数据，对无人机作进一步的了解，还要进行调试，这是关键，由于需求不同，其拍摄使用的方法也就不同，因此使用前一定要进行调试；调试结束以后要对其飞行的路线进行确定，结合具体的地形特点尽量选择最短的路线，同时要确保所选择的路线没有干扰因素影响测量；拍摄的时候要做到低飞，要通过像控点来确定数据信息，信息获取以后还要进行一定的技术处理；通过DOM以及DEM读图形进行处理，要保证拍摄结果的准确性。

1.2PTK技术原理分析

载波相位差分技术主要由两种技术组成，二者结合起来获取数据，一种是GPS定位技术，还有一种就是数据传输技术，将这两种技术结合起来，可以使数据的处理更加准确，PTK技术使用方便，而且其效率更高，因此它可以在比较短的时间内做到最快的对目标物进行定位，但是采用这种技术是需要一定的要求的，在测量之前需要将设置基准站，同时还需要流动站，不仅如此，还要将接收信号的设备放置在基准站上面，通过这种方式可以保证测量数据更加准确以及科学，而且其信息的完整性更强，由于信号处于不同的地对待你，因此在此过程需要分析其差分的改正数据，并且还要通过GPRS进行传输，将该数据传到流动站，以此来提升PTK测量的高精度。

2.无人机测量工作的基本流程分析

无人机其实主要是小型无人飞行器，它的飞行方位和角度控制精准，搭载摄影与测量设备就能够完成相对高效、高精度的测量与拍摄工作，通常在无人机飞行前需要应用UPS接受站所给出的数据对无人飞行器的飞行轨迹进行科学设定，并且要对飞行器飞行参数变化做好相应状态下数据的测取工作，无人飞行器数据通过高空间数据分辨优化可以提升相应DOM与DEM模式的数据叠加精度，进而使数据更加精准，所模拟出的三维场景也更直观，工程测绘依据性更高，开展无人机航测工作首先应该对无人机测量的主要流程进行熟悉。

通常无人机航摄所用的系统会利用平行驾驶的稳定性提升阵列系统所活动数据的清晰程度，而通过与地面遥感设备的有机结合可以增加我们通过无人机所获得的测量数据，而由于针对无人机的飞行系统进行控制时地面上的遥控系统发挥着重要的作用因此应对其数据进行整合与汇总，以此来提升无人机飞行中进行数据获取作业整体流程的设计效果，同时也优化无人机飞行资料的整理效率，为工程测量提供技术保证，我们要根据当前航测资料控制需求以及航测数据预处理要求的综合分析结果对无人机拍摄及测量工作流程进行设计，这样就会使无人机航测操作所得的数据资料更加清晰、准确。并且要对无人机航摄预处理以及后期资料汇总与整理工作做好安排，无人机航摄还需进行一定的技术准备工作，就是对航摄像点做好布设控制，在之后对航测数据进行DEM处理，形成准确的DLG数据体系，这样外业测绘工作的补测效果就会更好。

3.无人机摄影技术与RTK技术优势分析

3.1无人机摄影测量技术的优势分析

无人机摄影测量技术是一种通过地面遥控设备对空中的飞行器进行控制，达到实现实现拍摄的目的，这种设备人只需要在地面控制就可以，可以做到不载人，其结构比较相对简单，而且成本不高，这种设备可以执行一些特殊的任务，对于处理一些应急事件作用比较大。无人机拍摄相比其他方法更具有优势，而且极为方便，人只需要在地面操控就可以，具体的优势分析如下：其一，该设备拍摄受地理环境以及气候环境等的影响不大，局限性小，使用范围较广；其二这种采用无人机高空拍摄的时候一般都不会飞的太高，因此可以清晰的拍到地面的目标物体，同时其在任何地点都可以起飞或者降落，不受地形限制；其三，其在飞行的时候对于其飞行范围需要进行申请，无人机的申请程序相对简单；其四，和飞机相比，飞机飞行需要先在地势比较平坦的地方滑行一段距离才可以起飞，而且其起飞时间相比比较长，而无人机的起飞时间就相比比较短，只需要十几分钟这就可以完成；其五，在无人机上面安装了车载系统，如果无人机在飞行的时候需要获取空中拍摄的数据，可以直接进行获取，这大大减少了时间，无人机的拍摄效率更高。

3.2PTK技术的优势分析

PTK也叫载波相位差分技术，求优势主要有两方面，分别是测量的效率高，以及定位的较为准确。其一，如果采用PTK技术进行测量，这种设备一般要求拍摄地面是卫星能够覆盖的地方，其主要依靠的卫星来完成测量工作，同时其还对拍摄地的地势情况等有要求，测量地区的地理环境要相对比较稳定，如果能满足这两个条件，PTK技术可以准确的进行测量，同时其操作不是特别复杂，对于操作人员的数量要求也不高，一般只需要一个人就可以完成，其具有一定的灵活性，可以使测量更加方便快捷。其二，实现高度自动化，这种测量设备是由其内部的主控系统来完成的，采用的是软件控制的方法，传统的侧脸分方法对于人员的要求比较高，而这种测量设备更加自动化，只要提前设定好就可以，可以不需要人的参与，大大提升了准确性，如果是人工来操作的话，难免会产生失误的情况，自动化设备进场测量的精准度更高，同时采用该设备进行测量的时候需要以流动站为基础，因此需要设置一定的流动站，还需要使用一些安全设备，这种方法虽然在开始的时候比较麻烦，但是其可以保证测量结果的高度安全，同时对于测量结果的数据处理也有一定的优势，保证数据的科学性。

4.无人机航测工作中运用RTK的辅助技术分析

在无人机测量工作中，为了其整体定位的准确性，提升测量相机所获取的相片信息数据的精度，而且为了能够使得无人机航拍相片可以进行高进度处理，需要运用RTK技术进行辅助，这样空间交汇就能够降低无人飞行器航测的其他元素影响力，以此来提升相机内方原色数据的计算效果，进而保证方位元素数据的清晰度，应用RTK技术的主要作用就是对飞行器目标物进行精准位置获取，进而保证飞行器航测数据的空间精度能够全面强化，将RTK技术与无人飞行摄影平台相互结合能够显著提升测量效果，这是因为RTK不仅可以为无人飞行器提供基础导航信号，还能够使无人飞行器的信号定位功能提升精准度，以此来确保无人机整体飞行姿态精确控制的前提下可以依照预设轨迹飞行，以确保飞行中航拍的效果，无人机飞行中利用UPS记录飞行定位情况，这样无人飞行其的定位差向就会出现变化，航拍过程中利用RTK载波相位差技术对无人机航摄仪所在的位置参数和惯性单元的姿态参数进行确定，这样就能够了解无人机航测中的飞行位置，这些数据在航摄数据库中进行多层处理后就能够在直测图上做好定位。

5.无人机拍摄过程快速处理技术分析

5.1拍摄过程可以做到加密处理

采用无人机进行空中拍摄的时候，采用的是三角测量的方法，三角测量在三角学与几何学是指一种通过测量目标点与固定的基准线的已知端点的角度，测量目标距离的方法，它不是直接测量特定位置的距离的。测量的时候，如果地面的控制点发生变化，测量物的具体坐标也会随之发生改变，测量地时候要用到计算机，通过计算机确定基差，将控制点作为其条件，如果遇到特殊的情况，导致测量受到影响时，可以选择采用其他的方式，如果是在室外，可以将整个测量工作换到屋内来操作，通过这种方法可以大大加快测量的速度，该测量一般会有一个独立模型，首先要测量这个模型，将其三角数据记录下来，有时候需要延长时间来拍摄，对于具体的数据要采用工具将其绘制成图，单位差的坐标值一般是通过观察得来的，对于控制点的位置需要计算得出，可以先观察向点坐标，然后通过其变化情况分析坐标的数据，这样可以使观察的结果更加准确，为了使拍摄的结果更加准确各科学，可以通过平差的方法来计算其结果。

5.2可以实现图像的拼接

在采用无人机进行拍摄的时候，为了使拍摄结果更加清晰而且准确，一般无人机的飞行高度不会很高，这是为了保证拍摄的效果，可以保证拍摄的整体感，还可以通过控制LLD来达到拍摄结果的清晰化，通过这种方法可以使得拍摄的分辨率大大增强，如果要使的拍摄的结果更加清晰可见，其拍摄范围就要相应的减少，这是因为一旦范围扩大，其像素难免会下降，LLD的像素对于拍摄也有较大的影响，因此要做好对其像素的调节与控制工作，通过这种方式将拍摄所得的图像与正影图像进行融合，拼接技术可以提升拍摄的效果，使得拍摄的匹配度更加高，这是依据正影图像的变化来实现的，以此来改变图像的整体结果，自动拼接可以做到将拍摄的图形匹配度调到最佳，使得各图像之间的对比没有色差的变化，这种技术依据的原理主要是通过计算机技术对图像进行识别。由于图像是不断的变化的，因此需要通过兴趣算来进行图像的处理，兴趣算子具有两个比较明显的特征，其一就是在旋转的时候其结果不发生改变，另外一个就是不容易受到光的影响，线面体系的这两中特征叫做兴趣算子，如果图像出现损坏或者其他问题，需要对其进行修复，这种修复是需要借助兴趣算子来实现的。

6.无人机航测在水运工程中的应用

在进行空间数据的获取过程中，需要对模型数据的变化以及倾斜模型的数据进行较为精准的信息数据控制。并对水运勘察设计体系进行高密度作业数据的模型控制。这样，在空间信息数据的整体整理中，还要对高程模型进行三维地表模型进行覆盖。为了能够加强摄影测量作业的整体效果，同样需要对三维地表的模型覆盖情况进行水运勘察的数据处理。这样就能较好地把平面设计问题转移到信息层上，并提供一定的施工模拟操作。让水运勘察的选型、规划以及设计的效果更为显著。为水运工程建设的勘察、选址、规划、设计施工、后期维护等工作提供丰富详实的陆域地形、水下地形、潮流水文、波浪气象、底质岩土等资料。

7.结束语

总之，无人机航测与载波相位差技术相辅在水运工程项目测量工作中应用可以有效提升水运工程前期、中期、后期测量工作的精度以及效率，为水运工程建设与维护提供信息保障，提升水运航线在实际运行中的安全性与科学性，为我国水运事业发展提供技术基础。

参考文献

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[2]戴中东,羊远新,孟良.低空无人机在高原大比例尺地形图测绘中的应用[J].工程勘察,2016,44(11):50-55.