无人机低空航摄在农田水利工程测绘中的应用

2022-11-20徐小红

农业与技术 2022年1期

徐小红

(南京瞰景威尔奇空间技术有限公司，江苏南京 210000)

引言

水利工程是社会生产生活的重要基础设施之一，在调蓄水源、农业灌溉、调水供水、调节微气候等方面发挥着不可替代的关键作用。无人机低空航摄作为水利工程测绘实践中的重要技术方法，其应用优势极为突出，要不断强化其应用流程与技术控制，切实保障水利工程测绘工作的实效性。

1 无人机低空航摄概述

无人机低空航摄是科技发展的产物，该技术主要使用无人机、遥感技术、传感装置、全球信息导航以及智能通讯等技术。在测绘工作中可以自动获取实际地形信息，同时对土地资源、地理环境、空间信息等数据信息开展智能化分析[1]。如，地震检测与遥感信息的综合分析、3D建模与处理技术，技术主要优势在于能够低空飞行，利用航空摄影与卫星定位等技术进行测绘，可以在云层遮蔽区域保障测绘工作的数据准确性。数字相机作为信息传感装置主要负责采集地面数据信息，同时能够保障摄影质量以及高清分辨率。无人机低空航摄技术具备良好的机动性能以及较强的环境适应性能，可以使用相对简单便捷的控制操作装置对无人机进行航线设计、影像拍摄等操作，即使在相对较差的恶劣天气环境下依然能够保持良好的测绘质量。

无人机低空航摄技术中的地面控制平台能够将飞行系统、远程操控、无线通讯等技术整合使用。目前的无人机低空航摄技术能够有效应用于不同行业领域，无人机搭载遥感装置能够及时校正运行地面数据与影像信息，数据检验与三维建模等技术加强了无人机测绘信息精准性；同时，无人机低空航摄在时间和空间上做出突破，在地形多变、地貌复杂的测绘地区依然能够有效开展测绘工作，全面细化测绘数据信息，高度契合农田水利项目测绘需求。

2 无人机低空航摄技术优势

2.1 时效性强

如今，随着建设步伐加快，农田水利项目建设节奏也随之加快，而无人机低空航摄技术能够有效开展长时间连续测绘，且在高强度测绘作业下依旧保持良好的测绘质量，具有极好的时效性[2]。无人机低空航摄在实际测绘中使用互联网技术、大数据、人工智能、卫星遥感等先进科技，可以高效应用在水质勘察、地质检测、水源环境变化等技术领域，将测绘到的数据资源进行数字信息化上传至综合管理平台，从而大幅度增强农田水利项目测绘效果。

2.2 影像分辨率高

现代化社会背景下科学技术发展创新速度迅猛，可以为无人机低空航摄在先进技术与应用设备方面提供高效保障，使得农田水利项目测绘中获得的影像资源数据相对以往更加精确，图像分辨率大大提高。同时，无人机低空航摄能够在低空位置进行飞行航拍，增强了测绘工作的灵敏性以及机动性，使拍摄地面信息影像清晰程度加强，为农田水利项目实际建设提供了高质量的测绘信息，满足现代化建设对于农田水利项目测绘的新需求。

2.3 技术适应性高

无人机低空航摄具备较高的适用性能。无人机低空航摄在大风雨雪等相对恶劣的天气条件下依旧能够有效测绘，对于作业环境要求不高，且在时间和空间下做出重大突破，操作时间较为自由，操作空间比较宽松[3]。无人机低空航摄实际操作要求相对简洁方便，不需要高规模的专业技术，测绘人员在适当的培训锻炼后即可操作，人员使用性良好。低空飞行航摄采集到的影像信息能够更加精准，且适应地形复杂的测绘工程，地理适用性极佳。此外，无人机低空航摄与传统人工测绘相比，能够有效减少工程投资成本。

2.4 功能齐全

农田水利项目测绘中使用无人机低空航摄技术，可以使用数字相机拍摄出分辨率效果极好的信息化影像，同时能够满足部分测绘工程对特殊测绘目标进行航摄的需求，如需要无人机配置不同波段传感器对测绘场地开展全面摄影的需求。同时，无人机低空航摄能够对航摄信息在前期进行相对简单的校正处理工作，提高测绘效率。

3 无人机低空航摄在农田水利项目测绘中的主要应用

3.1 地质信息勘察

无人机低空航摄进行农田水利项目测绘时能够解决地貌复杂等问题，相比于传统地质勘测更有助于测绘工作进行，同时保障勘测工作的高效率性和高质量性。传统模式下的地质勘察已经无法适应新时代发展对测绘工作提出的新要求，地质勘查质量不能得到有效保障[4]。山崩、山体滑坡等自然灾害形成原因有很多，而地质结构的复杂多样化导致传统模式的地质勘察工作无法保证信息数据的有效性和准确性。无人机低空航摄操作方法简洁方便，对于勘测人员的安全性大幅度提高，且使用价格相对低廉，能够对地质环境展开实时动态分析检测，捕捉监测地区地质变化，同时针对具体变化做出对应政策，满足地质勘察要求。依据勘查采集到的信息资源，水利部门能够快速分析出农田水利项目建设中存在的地质隐患，从而制定合理科学的应对防护措施。

3.2 农田水利项目测量

在对农田水利项目开展测绘工作时，需要进行低空控制测量、地貌形变测量、地表和地下测量、纵横切割面测量等，对地平面以及经纬度测量工作能够有效满足地形低凹农田水利项目测绘需求。但是在山区地带进行农田水利项目测绘时，由于地形地貌复杂，传统测绘模式和卫星反馈技术难以保障数据信息准确性。而无人机低空航摄对于无人机飞行基础条件需求降低，无人机操控人员能够在指定区域进行安全测绘，降低人工劳动力，保障测绘人员安全。此外，无人机低空航摄技术主要航摄高度在1000m以下，能够拍摄到的图像信息分辨率极高，有效加强山区地带农田水利项目测绘工作实施。无人机低空航摄中的画面稳定系统、自动校准等软件和系统的使用，能够自动检测航摄数据，并实时进行校验调整。

3.3 工程管理监测

农田水利项目建设工程是任务艰难的地质建设工程，完善科学的工程项目不仅需要良好的基础建设工作，同时还需要保证工程设计标准和规范化施工，否则可能会对水利工程的持续适用性以及水利项目的使用安全造成严重影响[5]。甚至威胁到周围居民的生命财产安全以及自然环境平衡。无人机低空航摄能够有效监测水库中的水资源使用情况，对水利项目的建筑质量进行全面检测，如果在测绘期间发现问题，能够及时将问题区域以高分辨率的数字化影像反馈给测绘部门，起到危险预警以及检测作用。

4 无人机低空航摄在农田水利工程测绘中的操作分析

4.1 遥感影像处理

无人机低空航摄大部分情况下需要使用到无人遥感技术，以此针对测绘数据进行采集分析处理，具体测绘时，需要结合不同问题采取针对性调整举措，避免各种问题发生。拟真颜色卫星影像。蓝色波段具有发散特质，对测绘监测目标不会出现显著影响，卫星不会对蓝色波段摄影图像挂载。这种情况在实际农田水利项目测绘中可以有效实现测绘信息以及数据交付。拟真颜色卫星影像处理技术能够将对应的视觉效果有效呈现出来。在实践操作中能够发现绿色光和红色光之间的关联关系，可以用来对蓝色光波段进行转化，这种方式可以获得拟真颜色影像灾害识别。

在地貌地形等因素影响下，农田水利项目部分地区可能会在外界因素作用下发生自然灾害，遥感影像技术使用专业性高的自动识别技术以及职能分析技术，可以对农田水利项目实际问题进行针对化智能化识别分析，从而大幅度降低自然灾害发生所造成的破坏性，加强水利人员安全性[6]。同时建立自然灾害大数据分析平台，促进农田水利项目安全问题分析研究。因此，卫星影像中需要增加职能识别技术，当测绘区域出现不正常的水源流动以及环境短时间内变化程度较大等问题时，智能识别技术就可以在测绘时对采集数据进行分析判断，从而预判属于哪种自然灾害，降低人为判断失误现象发生概率。

卫星影像和航摄信息没有记载地理位置、经纬度坐标等信息，在实际应用中如果出现危害程度大的自然灾害，有关部门需要及时掌握具体的信息资料，针对实际问题实施具体应对举措，因此需要加强影像正射技术。测绘部门可以使用GIS套合正射地图，同时结合影像急速正射技术有效解决上述问题，发挥出自身的先进技术优势。

4.2 无人机低空航摄外部作业处理

无人机低空航摄技术在实际操作中主要流程：进行点位控制预设，对无人机飞行航线进行设计，依照方案开展无人机航摄。在点位控制预设过程中，需要用无人机技术对点位进行系统化设置，确保点位之间合理标准，实际测绘工程多数开展在地貌复杂区域，人工测绘开展难度极高，且对于测绘数据精确性、实时性，以及测绘人员的工作安全性方面难以保障。无人机低空航摄优势巨大，在实际测绘中使用比例缩放的方法对测绘区域进行数据构制，使用全球定位系统对农田水利项目实际位置精准定位。

无人机航线设计需要设计人员具备极高的专业能力，同时在航线设计中严格遵守行业规范，设计人员还需要实际结合农田水利项目测绘方案的需求，无人机质量数据、机身搭载拍摄设备参数等信息，综合考量后制定科学有效的无人机飞行航线、飞行高度、摄影角度、转角路线等。如，无人机低空航摄如果使用A7RII型号定焦相机进行低空测绘，那么图像信息与真实信息之间比例可以达到1∶2000，无人机飞行高度通常设置在360m左右，同时对飞行航线进行合理设置，加强数据准确性和采集全面性。为保证农田水利项目测绘信息的全面性，通常需要将无人机飞行方向重叠度维持在50%。此外，无人机飞行时还需要保障飞行线路安全。

4.3 无人机航摄信息精确度

无人机低空航摄技术能够有效增强农田水利项目测绘质量，提高测绘数据的精确程度。不同类型的农田水利项目实际建设的地理环境不同，导致无人机航摄监测对象种类差异性较大，包括山区、平原、低洼盆地、沼泽等地区，且部分地域对于人工作业存在较大的人员安全危险。使用无人机低空航摄可以有效解决以上问题，为测绘影像的数据真实性与人员安全提供保障，同时降低人工测绘应用成本。

4.4 数据准备以及数据计算

无人机低空航摄飞行后，有关人员需要对无人机姿势以及位置进行后期处理，即根据拍摄图像的方向、所在位置、拍摄角度等进行图像信息优化调整，使得图像信息符合测绘需求，同时依照图像信息资源开展数据准备和数据处理工作，从而制定出准确性和完整性极高的地理图像，帮助测绘人员进行点位控制预设，加强数据信息的实际使用价值。

数据计算需要进行4步操作，分别是数据信息导出、数据信息处理、控制点位设置以及项目建设。相关人员需要将获取的影像资源以及数据信息配置到方案设计坐标点位，同时将所有数据信息进行综合匹配，针对其中对应数据开展处理计算工作，使其在处理过后能够有效应用到实际工程中。

4.5 无人机低空航摄注意事项

无人机低空航摄技术应用时，测绘人员需要根据实际测绘情况进行分析，选择合理契合的无人机设备、搭载拍摄相机型号等，确保无人机航摄影像分辨率和清晰性良好[7]。同时无人机在飞行中可能会受到无人机设备重量、低空飞行路线以及无人机飞行时间等因素影响，造成数据信息传递出现误差，而数据误差会导致图像模糊、形变等，进一步影响数据3D建模工作，因此需要确保无人机低空航摄使用设备的整体适配性以及合理性。