導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的1篇無人機和無人船測繪技術(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、無人船坐標數(shù)據(jù)的獲取方法隨著近年來無人機技術(shù)的高速發(fā)展，免像控技術(shù)趨近成熟，大量項目經(jīng)驗可驗證免像控的無人機航測獲取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)大比例尺地形圖的生產(chǎn)，為水庫庫容曲線計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，本次計算樣本水庫基于無人機航測獲取地形數(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)用于庫容曲線的計算。水面之下的數(shù)據(jù)依靠無人船的回聲測深儀測取，以等距的散點數(shù)據(jù)采集的方式取代斷面法數(shù)據(jù)采集，可增大水下坐標數(shù)據(jù)點的采集密度，提高等高線成果精度。現(xiàn)階段基于DSM自動轉(zhuǎn)化DEM的技術(shù)手段較難實現(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證［1］。故本文采用人機相互的方式，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數(shù)據(jù)，建立數(shù)字地形模型需要用有限的數(shù)據(jù)點集表達出最接近實際的地形地貌。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)點表達出來。在地形構(gòu)建中，充分利用DSM數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，在仿野外地形測量采集數(shù)據(jù)點的基礎(chǔ)上，拓展更多利于等高線構(gòu)建的數(shù)據(jù)采集規(guī)律。地形表面可認為是由無數(shù)數(shù)據(jù)點排列組合而成，為滿足等高線的構(gòu)建，可將地面點分為規(guī)則特征點和隨機特征點兩個類型。規(guī)則特征點可理解為表達重要信息的數(shù)據(jù)點，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，這部分點需要在DSM數(shù)據(jù)中認真分析地形分布后識別提?。浑S機特征點為圍繞在局部極值點周圍散亂分布的無規(guī)則變化點，在數(shù)據(jù)提取中采用規(guī)則格網(wǎng)的形式識別提取。規(guī)則特征點和隨機特征點提取形式如圖1、圖2。兩種方式各有利弊，規(guī)則特征點方式提取數(shù)據(jù)點，只需少量點即可完成對地形的描述，但高度依賴于對地形特征的識別，在復雜的地形條件中數(shù)據(jù)提取的容錯率較低，易產(chǎn)生數(shù)據(jù)的遺漏。在提取規(guī)則特征點后輔助以規(guī)則格網(wǎng)隨機特征點提取的方法，在DSM數(shù)據(jù)模型上通過規(guī)則網(wǎng)格的節(jié)點提取格網(wǎng)點高程，簡單高效，但無法有效描述地形地貌的變化特征。實踐證明兩種方式相結(jié)合提取DSM中的坐標數(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，提取點的時候應(yīng)在模型數(shù)據(jù)中識別地面數(shù)據(jù)，確保提取數(shù)據(jù)的有效性和準確性。

2水庫庫容曲線復核計算

2.1DTM法水庫庫容曲計算

2.1.1數(shù)據(jù)預處理DTM核心是地形表面特征點的三維坐標數(shù)據(jù)，包含了相關(guān)區(qū)域內(nèi)的平面坐標（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，首先對原始數(shù)據(jù)進行必要的預處理，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)，進行必要的數(shù)據(jù)加密等。DTM系統(tǒng)主要由計算機程序?qū)崿F(xiàn)的，由于實際地形表面有連續(xù)的變化和斷裂，而構(gòu)造DTM時采集的數(shù)據(jù)是有限的，因此建立DTM時可采用雙線性內(nèi)插計算內(nèi)插點的高程，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計算模型建網(wǎng)方式采用不規(guī)則網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以坐標位置作為網(wǎng)格節(jié)點，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，構(gòu)造出鄰接三角形組成的格網(wǎng)形結(jié)構(gòu)，TIN的每個基本單元的核心是組成不規(guī)則三角形的3個頂點的三維坐標。采用TIN可避免內(nèi)插方格網(wǎng)而犧牲原始測點的精度，保證了整個數(shù)模的精度。在庫容計算過程中，對同一水位構(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，計算空間體積情況。以此反復構(gòu)建不同水位面高程下的兩次DTM模型，用以計算生成庫容曲線。

2.2等高線法庫容曲計算

2.2.1等高線構(gòu)建在等高線的構(gòu)建原理上考慮，從任一點開始追蹤等值點的連線，通過對已有數(shù)據(jù)點的補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)隨機特征點提取，可直接得到網(wǎng)格交點的坐標值，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)格交點坐標值進行逐條等高線的搜索與插點，在數(shù)據(jù)模型中確定最高點高程值Zmax和最低點高程值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和對應(yīng)網(wǎng)格以繪制某一條等高線；計算等高線在該網(wǎng)格出口邊的位置，并計算等高線繪至新網(wǎng)格的走勢以跟蹤這一條等高線。單一的規(guī)則網(wǎng)矢量法內(nèi)插等高線會導致等高線繪制過程中內(nèi)插點數(shù)量過大，且缺乏對局部極值點描述，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，會產(chǎn)生精度損失［3］。因此，基于本文綜合法特征點提取的高程點數(shù)據(jù)集特點，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)的三條邊找到起點所在的邊和對應(yīng)三角形，進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)法直接利用了真實的坐標數(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，最后將一系列的等值點連接為等值線，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作為計算的水位差，實際計算中需層層內(nèi)插等值高程定義水位面，故DTM方法可用于復核計算特征水位對應(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核計算工作。

2.4水庫庫容曲線計算庫容計算是對相鄰等高線所包圍面積構(gòu)成的幾何體進行計算。由于現(xiàn)實地形的復雜性，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。對庫容的計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，庫容計算的分層會相應(yīng)增加，相鄰層的體積誤差也會隨之減小。根據(jù)樣本庫區(qū)0.5m等高距的等高線成果，首先計算出兩個相鄰等高線的容積，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)字模型精準地還原了庫區(qū)的實地情況，最大程度地降低了人為因素對等高線數(shù)據(jù)成果的影響。本文的研究方法已應(yīng)用于數(shù)十個水庫庫容曲線復核工作，實踐證明，它是一種實用、高效且經(jīng)濟的工作方法。

參考文獻：

［1］陳剛，張笑，薛夢較，等.數(shù)字地形建模與地學分析［M］.南京：東南大學出版社，2019.

［2］龔恒，何元清.基于規(guī)則格網(wǎng)DEM的等高線繪制與優(yōu)化［J］.計算機與現(xiàn)代化，2015（5）:76-80.

［3］李志林，朱慶，謝瀟，等.數(shù)字高程模型［M］.北京：科學出版社，2017.

［4］楊道勇，肖云岫.利用三角形網(wǎng)格進行等值線分析與繪制［J］.四川氣象，2005（2）:38-39，44.

作者:楊雪峰 單位:遼寧江海水利工程有限公司