机载雷达在水利建设复杂地形测量运用

杨宗泽

广西壮族自治区百色水利电力设计院有限责任公司，广西  百色533000

摘要：经过数十年的努力发展，我国的水利工程建设已经卓有成效，并且仍然在不断的扩大发展，水利工程建设是一项投资巨大、耗时漫长，并且涉及到民众日常生活和地区农业发展的建设活动，开展水利工程建设对工程测量的要求非常严格，随着水利工程建设规模的不断扩大，再加上部分水利工程建设区域地形地势复杂等原因，继续沿用以往的测量手段已经难以高效完成工程测量任务，所以，下文就主要分析机载雷达在水利建设复杂地形测量运用，旨在探寻提高水利工程测量效率和质量的合理途径。

关键词：机载雷达；水利建设；复杂地形测量运用

引言

近年来，我国的科技水平持续提升，各种先进技术的融合利用也有了突破性发展，其中无人机技术与雷达探测技术融合而成的机载雷达就在众多领域得到普遍应用，随着水利工程建设的不断发展和进步，为了更好的满足水利工程建设在工程测量工作方面的需求，机载雷达在水利工程测量中的应用越来越受重视，因此，下面就结合实际工程，对机载雷达在水利工程建设复杂地形条件下，外业数据采集、数据处理等各环节的具体应用进行深入透彻的分析研究，以便借此为同类作业提供一些参考依据。

1.无人机载雷达技术分析

现代科技的发展让传统的雷达探测技术实现了与无人机技术的强强联合，它对包括激光，光电探测以及无人机航拍等先进高端科技在内的行业前沿技术实现了有机融合，它的探测技术由信号的发射，接收以及处理等系统组成，一经问世即以其先进功能获得普遍应用，也促进这种强强联合向更高更强方向发展，运维成本在不断下降，测量的精确度却在不断提高，尤其对隐蔽性很高的地质特征有很高的洞察力，实现对探测区域全方位覆盖，即使极其细微的潜藏极深的区域和环境动态变化也能全面捕捉，对矿场的日常监测管理尤其适用。

2.机载雷达在水利建设复杂地形测量的具体应用

2.1.项目区介绍

以百色市田东县那腾水库工程建设勘察阶段为例。该区域地势极为险峻，山高林密，怪石嶙峋，探测区域有矿山挖掘、采石场，地势极其不规整，属广西典型的喀斯特地貌，植被有杉木，竹林松树等多种门类，地形地貌特点既危险又复杂，如果采用传统的人工探测，无疑给野外地理信息数据采集带来了极高的难度，而且探测的精准度也无法确切保证，经慎重研究决定以无人机机载激光雷达探测系统来完成这项难度超常的野外数据云采集。

2.2.外业数据采集

无人机探测须按行政程序主管部门申请空域飞行权，技术人员还要测试航测区域满足探测作业的各项技术要求。

2.2.1.基站架设

作业正式开始之前须把全球导航卫星基站安全设置于已知控制点位，负责数据接收的是专业设备，①基站设置完成须把整平以及对中作业严格落实，②以量斜高技术方法实施天线高测量，脚架有空档三个，从中对天线高基准面到控制点位的中心标志面进行距离测量，数据准度精确至毫米级，互差控制在3毫米以下，所有测量数据的最后平均数据为天线高度，③5赫兹是基站标准采样率数据，④必须保证18个以上的全球定位和北斗导航之和的卫星实施数据观测，并制作HCN格式数据一份，另一份为Renix3.02数据。

2.2.2.航线规划与航线探测

由技术人员完成基站架设现场环境勘测，结合勘测数据利用无人机操作综合管理应用程序实施航线的自定义规划，然后应用国内领先水平的大疆无人机探测规划航线的合理性，确认安全无虞即可开始正式的机载雷达采集探测数据作业。

2.3.数据采集

数据采集作业由无人机机载激光雷达探测系统实施，手动控制设备为RC-8手动控制器，以无线联络为主要通讯方式，数据传输最远距离可达8公里，无人机既可实现航拍飞行，同时可同步监测系统传感器实时运行状态，具体的数据采集作业步骤如下：①传感器参数设置，参数设置对象是相机以及激光扫描仪，②开始工程，这意味着数据采集作业的正式开始，之前须使所有设备和无人机保持5分钟的静止状态，③8字飞行与惯导初始化，飞行以8字方式为主，确保惯导最短时间内完成稳定状态，8字飞行即可开始正式数据采集作业，④开始采集，操控人员于结束8字飞行前对开始采集功能进行点击，激光和影像同步开启数据采集作业，⑤停止采集，规划航线执行飞行结束对结束采集进行点击，同步对激光和影像数据采集进行关闭，⑥无人机降落与静止，数据采集作业结束，无人机返航降落，保持5分钟静止状态，⑦停止工程，无人机静止状态结束，意味着全部数据采集作业结束，⑧数据拷贝，整体数据采集工程完成，对影像数据进行通电拷贝，再断电对POS数据进行数据传输和激光数据拷贝。

3.数据处理

3.1.原始数据

原始数据的一次采集由激光雷达测量系统完成，其主要内容包括：①GNSS基准站数据，这是由全球导航卫星基站得到的观测数据，②POS采集数据，这部分数据由惯导系统以及全球导航卫星移动基站探测的数据组成，③激光数据，为这部分数据由激光扫描仪获得，④影像数据，机载相机的拍摄资料。

3.2.POS解算

由专业的计算机后处理软件实施POS的解算，它可实现对全部全球导航卫星数据以及信息网络数据进行处理，完成对包括速度，位置以及姿态等内容在内的组合导航的高精度信息提供。

3.3.生成点云

由专业软件设备融合解算POS数据以及原始数据，对las点云进行CGCS2000坐标系下的转换和生成并实施分类处理，得到最终的高程点和等高线，生成流程是从点云自动分类到结合实测点进行合格测试再到人工对分类结果进行编辑，再到地面点和数字高程模型的构建，再到最终得到高程点和等高线。

3.5.点云数据成图

结合点云分类地面点实施模型的构建并人工干预，把模型里的一些不合理因素以及未能实现完全分离的点位进行手动分离，以三角网格完全合理为标准，针对有高程突变现象的部分须对算法或技术参数进行调整，然后实施该区域的局部分类，确保地面点模型完全精分，以此为基础对等高线关键点位进行分离，得到最终的等高线，再设置出比例尺等高线，结合点云坐标得到高程点数据文件，全部信息由Cass软件完成编辑，表示山区地形数据采集高程编辑结束。

结束语：水利工程是关乎国计民生的重点项目，在水利工程建设具体实施中，科学高效工程测量能够为水利工程设计与施工等各项作业提供可靠参考数据与信息资料，但是由于部分水利工程建设区域地形地势比较复杂，不免给工程测量造成一定困扰，加强水利建设复杂地形测量对机载雷达的应用研究，可促进水利工程测量整体水平的显著提升。

参考文献

[1].美用航天飞机雷达获取大面积高精度地形数据[J].海陆空天惯性世界,2000(01):34.