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設備與工具項目背景
水利工程是我國國民經濟的基礎產業(yè)，對國民經濟發(fā)展與人民財產安全影響重大。水庫庫容的大小決定著水庫調節(jié)徑流的能力和它所能提供的效益指標的大小。我國水庫近9萬座，基本覆蓋境內所有大江大河，其中，超10億立方米蓄水量的大型水庫共有70余座。在大型水庫中，有一部分因年限久遠、地理信息資料不準確，存在庫容方量與設計庫容存在誤差的情況；還有一些，則因泥沙淤積導致年久失修。對于這些大型水庫而言，使用更加先進的測量手段進行庫容方量的復核至關重要。
隨著無人機和無人船技術的發(fā)展，將其運用于水庫地形測量已成為當今水利工程的發(fā)展趨勢。通過利用無人船獲取水下高程、利用無人機獲取水庫岸邊界數據及岸上地形數據，水下地形和水庫庫容計算都已不是難題。
項目地點：湖北省黃岡市紅安縣鳳莊水庫
作業(yè)過程
本次項目采用華微3號無人測量船+無人機搭載AA450激光雷達的方式進行測量，采用i93視覺RTK作為無人機基站。無人機、無人船搭載激光雷達+單波束（多波束）測深儀，形成“水上水下一體化無人測量”。
水下地形測量
準備工作
主要分以下幾個步驟：①RTK基站的架設；②控制點的校準及結果驗證；③布置測線及自動導航任務點的規(guī)劃；④無人船下水前動力、通訊檢測。
測線測量
①開始測量前，與定位設備校對時間，啟動測量軟件，打開導航文件并設置好定位參數和記錄參數，進入測量狀態(tài)，為測船導航，引導測船進入需要測量的斷面位置，按圖上 0.4cm測點間距進行測點定位和測深。
②檢測線的測量方法及測量精度與主測線相同。檢測線的定位點間距可以根據測量比例加密至在規(guī)定范圍內與主測線保證有重合點（圖上1mm范圍）。要求每一條檢 查線與主測線的交叉點都進行比較，對無法比較的離散測點，根據繪制的水下等高線進行圖解。
③由于在測量過程中，計算機按規(guī)定的測點間距進行測點定位和測深，所以水下地形特征點（最深點、最淺點）有可能漏測，內業(yè)整理時，根據測深儀測深記錄上的模擬記錄信號 , 在原始每秒數據中提取特征點三維坐標及水深。
水下地形測量
數據處理
即單波束測量數據的處理，數據處理采用華測自主開發(fā)的HydroSurvey 7導航軟件，軟件集成數據采集及后處理于一體，支持標準的GPGGA數據接入，支持標準的SDDPT水深數據的接入，支持dwg/dxf格式地圖的導入，支持圖層編輯、隱藏和顯示等功能，是水下地形測量的好幫手。
根據在不同高程下水庫的不同面積求出相對應的庫容，并得出相應的庫容曲線。要繪制庫容曲線，需要在不同時間段進行不同庫容量的測量計算，統(tǒng)計匯總近幾年的庫容數據，生成對應水庫的庫容曲線。采用繪圖軟件繪制水庫庫容等高線圖。
水下高程點以及面積庫容計算
激光雷達測量
基站架設
①基站架設于測區(qū)的起飛點附近；
②一方面通過電臺為多波束測深系統(tǒng)提供RTK定位數據；
③一方面采集靜態(tài)數據，數據記錄間隔為1s或者2s，設置采樣頻率為5Hz；
④基站靜態(tài)數據采集時間長于機載雷達工作時間，以保證機載雷達自身的靜態(tài)精度。
激光雷達作業(yè)流程
①傳感器參數設置：主要包含激光掃描儀和相機參數設置。本項目試驗中，掃描儀轉速設置為100線/秒。
②開始工程：開始POS數據采集，待工程開始后，需要使設備保持靜止狀態(tài)并持續(xù)3分鐘，目的是為了確保獲得更多靜態(tài)歷元后期進行平差處理。
③慣導初始化：使無人機先靜止3分鐘后起飛進行“8”字飛行后，然后進入航線開始正式數據采集。
④開始采集：進入測區(qū)后點擊“開始采集”,即開始點云數據采集。
⑤采集結束：點擊“結束采集”關閉激光數據采集；結束采集之后，無人機和設備繼續(xù)靜止3分鐘 。靜止完畢后，停止工程，結束POS數據采集。
⑥下載數據：整個工程結束后，在通電狀態(tài)下，可連接數據傳輸線拷貝POS數據和原始激光數據。
數據后處理
點云解算：使用華測CoPre2.0軟件，將原始激光數據與照片數據進行融合解算，生成點云數據。
DOM制作：使用華測CoPre2.0軟件，將原始激光數據與照片數據進行融合解算，生成DOM正射影像。
DOM制作與成果
地面點分類：使用華測Coprocess軟件對測區(qū)點云進行地面點分類處理，提取所需地面點數據。
數字高程模型制作：基于分類地面點云數據，使用華測點云處理軟件coprocess完成DEM制作。
DEM制作與成果
數據成果一覽
01：激光點云原始數據
02：水下地形原始數據
03：數字正射影像
04：機載彩色點云
05：數字高程模型
06：數字線劃圖
07：水位與水面面積及湖容關系
08：1:1000 地形圖（含電子圖）
09：庫容曲線圖表
作業(yè)依據
1. GB/T202571-2017 國家基本比例尺地圖圖式第一部分《 1:500 、1:1000 、1:2000地形圖圖式》；
2. CJJ/T73-2019 《衛(wèi)星定位城市測量技術規(guī)范》；
3. SL 197-2019《水利水電工程測量規(guī)范》；
4. CJJT 8-2011 《城市測量規(guī)范》；
5. CH/T 2009-2010 《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（ RTK）技術規(guī)范》；
6. GB 6962-2005《1:500、1:1000、1:2000比例尺地形圖航空攝影規(guī)范》；
7. GB/T 19294-2003《航空攝影技術設計規(guī)范》；
8. GB/T 18316-2008《數字測繪產品檢查驗收規(guī)定和質量評定標準》 ；
9. GB 7931-2008《1:500、1:1000、1：2000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》；
10. GB 7930-2008《1:500、1:1000、1：2000地形圖航空攝影測量內業(yè)規(guī)范》。
11. GB//T 12898-2009《國家三、四等水準測量規(guī)范》；
12. GB/T 18316-2008《數字測繪成果質量檢查與驗收》；
13. GB/T 24356-2009《測繪成果質量檢查與驗收》；
14. CH/T 1004-2005《測繪技術設計規(guī)定》。
無人機和無人船等新技術的使用，提高了水庫地形的獲取精度及庫容的計算精度，不僅降低成本，提高效率，而且推動了水利科技的進步，具有實踐意義，可用于大規(guī)模河道，水庫地形測量。外業(yè)效率較傳統(tǒng)方式提升10倍以上。
使用無人船搭載單、多波束測深儀以及無人機搭載激光雷達，可以更快更高效地得出三維庫容數據，目標清晰可見。通過以數字化方式創(chuàng)建水庫的虛擬模型，豐富了水庫測繪成果，拓展了水庫虛擬行為模擬、監(jiān)測預報、綜合分析新的實力。
華測成立于2003年9月，是一家專注于北斗高精度GNSS測繪儀器研發(fā)和應用的高新技術企業(yè)。致力于在高精度數據的采集和應用中為客戶提供幫助，涵蓋RTK、GIS、移動測繪、無人機、自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)、精準農業(yè)、智能交通、海洋測繪八大領域的高精度衛(wèi)星導航定位產品和解決方案。努力提高客戶高精度數據獲取和利用效率，最大化實現客戶價值。
華測導航（股票代碼：300627）致力于提供高精度數據的采集和應用解決方案，專業(yè)從事高精度衛(wèi)星導航定位相關軟硬件技術產品的研發(fā)、生產和銷售 ，主要產品包括高精度GNSS接收機、GIS數據采集器、海洋測繪產品、三維激光產品、無人機遙感產品等數據采集設備，以及位移監(jiān)測系統(tǒng)、農機自動導航系統(tǒng)、數字施工、精密定位服務系統(tǒng)等數據應用解決方案。
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