導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的1篇無人機(jī)和無人船測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

1數(shù)據(jù)獲取方法

1.1無人機(jī)、無人船坐標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取方法隨著近年來無人機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，免像控技術(shù)趨近成熟，大量項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)可驗(yàn)證免像控的無人機(jī)航測(cè)獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)大比例尺地形圖的生產(chǎn)，為水庫庫容曲線計(jì)算精度提供了有利保障。由于水庫區(qū)域水面之上常年被植被覆蓋等原因，本次計(jì)算樣本水庫基于無人機(jī)航測(cè)獲取地形數(shù)據(jù)為數(shù)字地表模型（DSM），DSM數(shù)據(jù)無法直接制作水面之上的等高線數(shù)據(jù)用于庫容曲線的計(jì)算。水面之下的數(shù)據(jù)依靠無人船的回聲測(cè)深儀測(cè)取，以等距的散點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的方式取代斷面法數(shù)據(jù)采集，可增大水下坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)的采集密度，提高等高線成果精度?，F(xiàn)階段基于DSM自動(dòng)轉(zhuǎn)化DEM的技術(shù)手段較難實(shí)現(xiàn)，采用內(nèi)插柵格數(shù)據(jù)的方式獲取的DEM精度無法得到有效驗(yàn)證［1］。故本文采用人機(jī)相互的方式，通過DSM數(shù)據(jù)提取高程制作等高線數(shù)據(jù)計(jì)算水庫庫容曲線。

1.2DSM數(shù)據(jù)獲取高程數(shù)據(jù)的采樣方法野外地形高低起伏不定，因而無法獲取無窮量的地面點(diǎn)數(shù)據(jù)，建立數(shù)字地形模型需要用有限的數(shù)據(jù)點(diǎn)集表達(dá)出最接近實(shí)際的地形地貌。水庫通常建立在盆地地形中，地形變化較為規(guī)律，地表信息易通過有限的數(shù)據(jù)點(diǎn)表達(dá)出來。在地形構(gòu)建中，充分利用DSM數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，在仿野外地形測(cè)量采集數(shù)據(jù)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，拓展更多利于等高線構(gòu)建的數(shù)據(jù)采集規(guī)律。地形表面可認(rèn)為是由無數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)排列組合而成，為滿足等高線的構(gòu)建，可將地面點(diǎn)分為規(guī)則特征點(diǎn)和隨機(jī)特征點(diǎn)兩個(gè)類型。規(guī)則特征點(diǎn)可理解為表達(dá)重要信息的數(shù)據(jù)點(diǎn)，例如組成山脊線、山谷線等構(gòu)成地形表面局部極值的數(shù)據(jù)點(diǎn)，這部分點(diǎn)需要在DSM數(shù)據(jù)中認(rèn)真分析地形分布后識(shí)別提取；隨機(jī)特征點(diǎn)為圍繞在局部極值點(diǎn)周圍散亂分布的無規(guī)則變化點(diǎn)，在數(shù)據(jù)提取中采用規(guī)則格網(wǎng)的形式識(shí)別提取。規(guī)則特征點(diǎn)和隨機(jī)特征點(diǎn)提取形式如圖1、圖2。兩種方式各有利弊，規(guī)則特征點(diǎn)方式提取數(shù)據(jù)點(diǎn)，只需少量點(diǎn)即可完成對(duì)地形的描述，但高度依賴于對(duì)地形特征的識(shí)別，在復(fù)雜的地形條件中數(shù)據(jù)提取的容錯(cuò)率較低，易產(chǎn)生數(shù)據(jù)的遺漏。在提取規(guī)則特征點(diǎn)后輔助以規(guī)則格網(wǎng)隨機(jī)特征點(diǎn)提取的方法，在DSM數(shù)據(jù)模型上通過規(guī)則網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)提取格網(wǎng)點(diǎn)高程，簡單高效，但無法有效描述地形地貌的變化特征。實(shí)踐證明兩種方式相結(jié)合提取DSM中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)可用于生產(chǎn)高精度的等高線圖，綜合兩種方法提取特征點(diǎn)提取如圖3。DSM數(shù)據(jù)區(qū)別于DEM數(shù)據(jù)，因地表植被覆蓋等因素影響，提取點(diǎn)的時(shí)候應(yīng)在模型數(shù)據(jù)中識(shí)別地面數(shù)據(jù)，確保提取數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性。

2水庫庫容曲線復(fù)核計(jì)算

2.1DTM法水庫庫容曲計(jì)算

2.1.1數(shù)據(jù)預(yù)處理DTM核心是地形表面特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，包含了相關(guān)區(qū)域內(nèi)的平面坐標(biāo)（x，y）與高程之間的映射關(guān)系，即：Z=f（x，y）x，y∈DTM所在區(qū)域點(diǎn)數(shù)據(jù)的密度及位置都將影響DTM的精度，通過DSM數(shù)據(jù)提取的原始坐標(biāo)數(shù)據(jù)，其中可能包含不符合建立模型要求的數(shù)據(jù)，為了順利完成構(gòu)網(wǎng)建模，首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的預(yù)處理，如過濾、剔除幾乎重合數(shù)據(jù)，給定高程限值，剔除粗糙數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)加密等。DTM系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的，由于實(shí)際地形表面有連續(xù)的變化和斷裂，而構(gòu)造DTM時(shí)采集的數(shù)據(jù)是有限的，因此建立DTM時(shí)可采用雙線性內(nèi)插計(jì)算內(nèi)插點(diǎn)的高程，用角度法判斷修正三角網(wǎng)，使DTM精度與構(gòu)建效率滿足使用需要。

2.1.2建立DTM計(jì)算模型建網(wǎng)方式采用不規(guī)則網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以坐標(biāo)位置作為網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，組成不規(guī)則形狀格網(wǎng)。應(yīng)用中主要采用不規(guī)則三角形格網(wǎng)（TIN），直接利用DSM數(shù)據(jù)中提取的地形特征點(diǎn)，構(gòu)造出鄰接三角形組成的格網(wǎng)形結(jié)構(gòu)，TIN的每個(gè)基本單元的核心是組成不規(guī)則三角形的3個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)。采用TIN可避免內(nèi)插方格網(wǎng)而犧牲原始測(cè)點(diǎn)的精度，保證了整個(gè)數(shù)模的精度。在庫容計(jì)算過程中，對(duì)同一水位構(gòu)建2次互不重疊的不規(guī)則三角網(wǎng)，相連的三角網(wǎng)表面就構(gòu)成了區(qū)域的數(shù)字立體模型。其一通過內(nèi)插等值高程建立給定水位面高程的平面DTM模型，其二建立給定水位面高程以下的DTM模型，利用兩次DTM建模后疊加，計(jì)算空間體積情況。以此反復(fù)構(gòu)建不同水位面高程下的兩次DTM模型，用以計(jì)算生成庫容曲線。

2.2等高線法庫容曲計(jì)算

2.2.1等高線構(gòu)建在等高線的構(gòu)建原理上考慮，從任一點(diǎn)開始追蹤等值點(diǎn)的連線，通過對(duì)已有數(shù)據(jù)點(diǎn)的補(bǔ)插加密以形成光滑的曲線。

2.2.2規(guī)則網(wǎng)的矢量法內(nèi)插等高線規(guī)則網(wǎng)格是指在制圖區(qū)域上由小長方形或正方形網(wǎng)眼排成矩陣式的網(wǎng)格［2］。通過DSM數(shù)據(jù)中規(guī)則格網(wǎng)隨機(jī)特征點(diǎn)提取，可直接得到網(wǎng)格交點(diǎn)的坐標(biāo)值，避免了規(guī)則網(wǎng)起算數(shù)據(jù)需要內(nèi)插所帶來的誤差。利用網(wǎng)格交點(diǎn)坐標(biāo)值進(jìn)行逐條等高線的搜索與插點(diǎn)，在數(shù)據(jù)模型中確定最高點(diǎn)高程值Zmax和最低點(diǎn)高程值Zmin，設(shè)定最高和最低等高線為Hmax和Hmin，然后按等高距△h繪制等高線。搜索所有格網(wǎng)的水平邊和豎直邊，找到每條等高線的起點(diǎn)和對(duì)應(yīng)網(wǎng)格以繪制某一條等高線；計(jì)算等高線在該網(wǎng)格出口邊的位置，并計(jì)算等高線繪至新網(wǎng)格的走勢(shì)以跟蹤這一條等高線。單一的規(guī)則網(wǎng)矢量法內(nèi)插等高線會(huì)導(dǎo)致等高線繪制過程中內(nèi)插點(diǎn)數(shù)量過大，且缺乏對(duì)局部極值點(diǎn)描述，以致等高線成果精度較低。

2.2.3三角網(wǎng)的矢量法內(nèi)插等高線在規(guī)則網(wǎng)矢量法內(nèi)插等高線的方法中，由離散到規(guī)則的處理方法在采樣數(shù)據(jù)不在網(wǎng)格中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生精度損失［3］。因此，基于本文綜合法特征點(diǎn)提取的高程點(diǎn)數(shù)據(jù)集特點(diǎn)，使用三角網(wǎng)的矢量法內(nèi)插等高線效果更佳。三角網(wǎng)的矢量法內(nèi)插等高線的原理與規(guī)則網(wǎng)矢量法相似，搜索三角網(wǎng)的三條邊找到起點(diǎn)所在的邊和對(duì)應(yīng)三角形，進(jìn)行某一條等高線的繪制和追蹤。區(qū)別于規(guī)則網(wǎng)矢量法，三角網(wǎng)法直接利用了真實(shí)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，避免了大量內(nèi)插帶來的精度損失，目前仍然廣泛應(yīng)用于等高線繪制工作中。但常規(guī)的三角網(wǎng)法在1m等高距或0.5m等高距的等高線生產(chǎn)中較難完成工作任務(wù)。2.2.4通過三角網(wǎng)構(gòu)建的DEM生產(chǎn)等高線規(guī)則的三角形網(wǎng)絡(luò)，用線性內(nèi)插法確定各三角形的等值點(diǎn)，最后將一系列的等值點(diǎn)連接為等值線，避免了原始數(shù)據(jù)失真問題，且三角形構(gòu)造靈活，對(duì)內(nèi)外邊界擬合較好［4］。圖4為根據(jù)不規(guī)則三角形網(wǎng)格法構(gòu)建DEM三維數(shù)據(jù)模型，再利用DEM數(shù)據(jù)構(gòu)建三角網(wǎng)，生成的間隔為0.5m的高精度等高線，如圖5。2

.3兩種方法比較分析在水庫庫容曲線計(jì)算中，小型水庫的水庫深度較淺，庫容曲線一般采用0.5m作為計(jì)算的水位差，實(shí)際計(jì)算中需層層內(nèi)插等值高程定義水位面，故DTM方法可用于復(fù)核計(jì)算特征水位對(duì)應(yīng)的特征水位庫容，從而避免內(nèi)插等值高程次數(shù)過多而引起的誤差。而等高線法更適合用于水庫庫容曲線復(fù)核計(jì)算工作。

2.4水庫庫容曲線計(jì)算庫容計(jì)算是對(duì)相鄰等高線所包圍面積構(gòu)成的幾何體進(jìn)行計(jì)算。由于現(xiàn)實(shí)地形的復(fù)雜性，相鄰兩等高線構(gòu)成了面積不同的不規(guī)則幾何面，兩個(gè)面之間構(gòu)成了不規(guī)則的幾何體，可將構(gòu)成的幾何體視為截頭椎體。對(duì)庫容的計(jì)算誤差主要來源為地形圖的等高線誤差。因此，使用等高線的等高距越小，庫容計(jì)算的分層會(huì)相應(yīng)增加，相鄰層的體積誤差也會(huì)隨之減小。根據(jù)樣本庫區(qū)0.5m等高距的等高線成果，首先計(jì)算出兩個(gè)相鄰等高線的容積，將各層容積相加，可得出水庫不同水位的容積，以不同水位和庫容點(diǎn)繪制曲線即為水庫的水位庫容曲線，同理繪制水位面積曲線，可得水庫水位～面積、庫容關(guān)系計(jì)算成果如表1。樣本水庫水位～面積曲線如圖6，水位～庫容曲線如圖7。

3結(jié)語

本文采用無人機(jī)和無人船數(shù)據(jù)采集方式,保證了數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，三維數(shù)字模型精準(zhǔn)地還原了庫區(qū)的實(shí)地情況，最大程度地降低了人為因素對(duì)等高線數(shù)據(jù)成果的影響。本文的研究方法已應(yīng)用于數(shù)十個(gè)水庫庫容曲線復(fù)核工作，實(shí)踐證明，它是一種實(shí)用、高效且經(jīng)濟(jì)的工作方法。

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作者:楊雪峰 單位:遼寧江海水利工程有限公司