GPS辅助航空摄影测量在水利工程中的应用分析

GPS辅助航空摄影测量在水利工程中的应用分析

蓝璐懿

茂名市自然资源勘探测绘院 广东 茂名 525000

摘要：在科技水平不断提升的过程中，测绘技术逐渐呈现出了多样化等特点，为工程测绘提供了支持。水利工程对测绘精度的要求较高，传统的测绘技术已无法满足实际需求，而应用GPS辅助航空摄影测量技术可以增强测绘精度。因此本文对GPS辅助航空摄影测量在水利工程中的应用进行了简要分析，发现在应用该技术时需要根据水利工程的实际情况制定测绘方案并做好航空摄影、控制测量等方面的工作，从而增强测绘结果的准确性。

关键词：GPS；航空摄影；水利工程

    相比于传统的测绘技术，GPS辅助航空摄影测量技术结合了GPS技术与航空摄影测量技术的优势，在测绘测量中发挥着重要作用。在水利工程中应用该技术可以为工程建设提供支持，因此需要深入研究GPS辅助航空摄影测量在水利工程中的应用方法。

1.GPS辅助航空摄影测量概述

   GPS即全球定位系统，主要是由空间星座、地面监控以及用户设备等部分共同构成的，可以为海陆空三大领域提供实时、全球性的导航服务。航空摄影又被称之为空中摄影，指的是在航空器上安装专用航空摄影仪，之后从空中对地面进行摄影。GPS辅助航空摄影测量指的是同时利用机载GPS接收机与航空摄影仪拍摄图片并对卫星星座进行连续观测，从而获取测量目标的三维坐标【1】。在应用GPS辅助航空摄影测量技术时需要科学选择测量设备，并设置地面控制点，增强测绘精度。

   在水利工程中应用GPS辅助航空摄影测量具有重要意义，不仅可以提升测绘精度，也可以提升测绘效率。首先，有利于增强测量的准确性。利用传统的测绘技术开展测量工作会出现较大的误差，无法保障测量数据的准确性。应用GPS与航空摄影技术可以有效控制测量误差，提升测量精度。其次，有利于提高测绘效率。传统的数据采集与处理方式会消耗大量的时间，而应用GPS辅助航空摄影测技术可以提升数据采集与处理的自动化水平，继而提升测绘效率。

2.GPS辅助航空摄影测量设备选择

    GPS辅助航空摄影测量系统主要是由航摄仪、机载GPS接收机以及机载GPS天线共同构成的。在水利工程测绘中应用该技术前需要科学选择测量设备。首先，测绘人员需要按照《国家基础航空摄影补充技术规定》中的航摄技术指标选择航摄仪【2】。同时，测绘人员需要确保航摄仪含有曝光信号传感器且可以和机载GPS相互连接。若对航摄仪进行改装需对其进行检测，确保航摄仪的曝光脉冲信号输出质量等各个方面符合要求。其次，测绘人员需要选择高精度航空型动态测量用GPS接收机，并确保接收机具有双频载波相位测量能力且含有信号时标输入器。在安装时测绘人员需要利用专用数据线缆将GPS接收机与航摄仪连接起来。此外，测绘人员需要确保机载GPS天线具有双频接收能力、半球状天线方向图。

3.GPS辅助航空摄影测量在水利工程中的具体应用

3.1测绘区域概况

    在应用GPS辅助航空摄影测量之前，测绘人员需要综合分析水利工程的实际情况。例如，广东省某山区河段的河床断面呈V型，地形较为复杂，测绘难度相对较大，传统的测绘测量手段无法满足实际要求，因此需要应用GPS辅助航空摄影测量技术。

3.2航空摄影

第一，明确相关参数与要求。在进行航空摄影时需要根据测绘图纸划分航区。在该水利工程中，测绘人员需要根据河道走向划分六个航摄分区，并在每个航摄分区设计一条航线。同时，测绘人员需要明确每个航摄分区的参数（如表1所示）。其次，测绘人员需要明确飞行质量要求。在测量之前，测绘人员需要根据实际情况明确像片重叠度、像片旋偏角等飞行质量要求。例如，在该水利工程中需要将航向重叠度控制在53%以上、将相邻像对的航向重叠度控制在58%以上、将旁向重叠度控制在13%以上、将最大测图旋偏角设置为15°、将同一个摄区内最大旋偏角的数量控制在像片总数的4%以内、将航线弯曲度设置为1%以内、将同一航线上相邻像片的航高差控制在30m以内并将最大与最小航高差控制在50m以内【3】。此外，测绘人员需要明确影像质量。测绘人员应根据当地的气象条件、行高以及曝光量等方面的要求选择合适的曝光参数，从而减少像点位移以及镜头渐晕等因素对拍摄质量的影像。例如，测绘人员可以适当缩短曝光时间，从而减少像点位移，并缩小光圈，从而减少镜头渐晕。

表1：航摄分区参数

第二，明确地面分辨率。该水利工程的地形图比例尺为1:2000，所以测绘人员可以将地面分辨率设置为0.17m。

第三，做好数据处理工作。在应用GPS空中三角测量技术时，测绘人员需要进行实地踏勘、空中摄影与GPS观测、数据预处理、摄影测量加密与精度评定，最后整理测绘成果。首先，测绘人员需要根据摄影测量方案设计地面控制网，并综合考虑地面基站、检测点的布设。其次，测绘人员需要科学处理测量数据。测绘人员需要通过畸变差改正、匀光处理、影像拼接等方式对影像测量数据进行处理，从而为后续工作提供支持。其中，畸变差改正指的是根据像机检校结果进行改正，从而消除数据的畸变差；匀光处理指的是利用匀光软件消除像片中的色差与渐晕；影像拼接指的是利用拼接软件将四个同名曝光点的影像拼接为一个虚拟中心投影影像；匀色处理指的是利用软件调整影像的亮度以及颜色。此外，测绘人员需要计算摄站点的坐标。测绘人员需要利用GPS概略处理将dat文件转变为统一数据格式的文件，之后再利用文件处理GPS数据，从而获取摄站点坐标。

3.3控制测量

    在进行像片控制测量时，测绘人员需要设置像控点、明确测量精度要求、进行平面与高程测量。第一，设置像控点。测绘人员需要每隔12-15条基线设置一对平高点，并在野外设置判点与刺点。第二，明确测量精度要求。由于该水利工程测绘地形图的比例尺为1:2000，所以测绘人员需要确保平高点与邻近基础控制点的平面位置误差在地形图地物点平面位置误差的20%以内，且高程误差在地形图等高距的10%以内【4】。第三，进行平面与高程测量。测绘人员需要利用单基准站RTK测量技术与GPS静态测量技术进行平面测量与高程测量。

3.4航测内业

    在开展航测内业工作时，测绘人员需要明确作业方法与相应的要求。首先，测绘人员需要利用自动空中三角测量软件进行空三测量。其次，测绘人员需要按照要求采集数字线划图数据。在这一过程中，测绘人员需要利用全数字摄影测量工作站采集立体测图数据，利用软件进行图形编辑。在采集立体测图数据时，测绘人员需要将采集范围控制在立体模型测图定向点连线外的1cm以内，并全面采集地貌与地物等要素。再次，测绘人员应利用地图编辑软件对数据进行编辑。同时，如果立体模型存在变形和视差等问题就会对后续工作造成影响，因此测绘人员需要按照要求进行过渡处理。此外，测绘人员需要对图形进行全面检查，判断是否存在定位错误、属性错误等问题，如果存在需及时处理。

3.5精度检测

    若想保障地形图的精度就需要做好相应的检测工作。测绘人员需要在测绘区域内设置精度检测点，并利用RTK技术进行精度统计。该水利工程的平面精度检测条件较差，所以测绘人员只需要进行高程精度检测。从检测结果来看，地形图等高线高程误差在0.6m以内，符合要求。

4.提升GPS辅助航空摄影测量应用效果的策略

    在水利工程测绘中应用GPS辅助航空摄影测量技术虽然可以提升测绘效率，但该技术的应用难度相对较大，需通过有效手段保障技术应用效果。首先，GPS辅助航空摄影测量的应用对测绘人员的要求相对较高，因此需要对测绘人员进行专业培训。在这一过程中可以将理论培训与实践培训结合起来，让测绘人员掌握GPS辅助航空摄影测量的应用方法与具体流程，从而提高测绘工作的质量。同时，需要对测绘人员进行创新培训。水利工程测绘要求不断提高，只有加大技术创新力度才能够满足测绘要求，因此需要对测绘人员进行创新培训，让测绘人员根据水利工程的实际情况创新技术手段。其次，在测绘时需要严格按照相关要求采集数据、处理数据，从而减少误差。
结语：

在水利工程中应用GPS辅助航空摄影测量不仅可以提升测绘精度，也可以降低测绘难度，因此测绘人员需要深入研究该技术，明确该技术的应用流程。测绘人员也需要严格按照技术规定选择测绘设备、进行精度检测，增强测量方案的科学性，为水利工程建设奠定基础。
参考文献：

[1]王琪,李军,李文军.GPS/INS辅助航空摄影测量原理及应用研究[J].中国标准化,2019(14):191-192.

[2]杨智博.GPS辅助无人机航空摄影在大比例尺测图中的应用[J].科技与创新,2018(19):154-155.

[3]郝现琴,郝宪国,戴柱,田志强.GPS-IMU辅助航空摄影测量误差来源分析与精度优化[J].测绘与空间地理信息,2018,41(04):124-127.

[4]石平,张文安.IMU/GPS辅助航空摄影测量技术方法应用研究——以贵阳市航空摄影测量项目为例[J].测绘通报,2016(01):88-90+94.