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的應用，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，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

1數據獲取方法

1.1無人機、無人船坐標數據的獲取方法隨著近年來無人機技術的高速發展，免像控技術趨近成熟，大量項目經驗可驗證免像控的無人機航測獲取數據，實現大比例尺地形圖的生產，為水庫庫容曲線計算精度提供了有利保障。由于水庫區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據為數字地表模型（DSM），DSM數據無法直接制作水面之上的等高線數據用于庫容曲線的計算。水面之下的數據依靠無人船的回聲測深儀測取，以等距的散點數據采集的方式取代斷面法數據采集，可增大水下坐標數據點的采集密度，提高等高線成果精度。現階段基于DSM自動轉化DEM的技術手段較難實現，采用內插柵格數據的方式獲取的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數據提取高程制作等高線數據計算水庫庫容曲線。

1.2DSM數據獲取高程數據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據，建立數字地形模型需要用有限的數據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，地形變化較為規律，地表信息易通過有限的數據點表達出來。在地形構建中，充分利用DSM數據的優勢，在仿野外地形測量采集數據點的基礎上，拓展更多利于等高線構建的數據采集規律。地形表面可認為是由無數數據點排列組合而成，為滿足等高線的構建，可將地面點分為規則特征點和隨機特征點兩個類型。規則特征點可理解為表達重要信息的數據點，例如組成山脊線、山谷線等構成地形表面局部極值的數據點，這部分點需要在DSM數據中認真分析地形分布后識別提取；隨機特征點為圍繞在局部極值點周圍散亂分布的無規則變化點，在數據提取中采用規則格網的形式識別提取。規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，規則特征點方式提取數據點，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據提取的容錯率較低，易產生數據的遺漏。在提取規則特征點后輔助以規則格網隨機特征點提取的方法，在DSM數據模型上通過規則網格的節點提取格網點高程，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合提取DSM中的坐標數據可用于生產高精度的等高線圖，綜合兩種方法提取特征點提取如圖3。DSM數據區別于DEM數據，因地表植被覆蓋等因素影響，提取點的時候應在模型數據中識別地面數據，確保提取數據的有效性和準確性。

2水庫庫容曲線復核計算

2.1DTM法水庫庫容曲計算

2.1.1數據預處理DTM核心是地形表面特征點的三維坐標數據，包含了相關區域內的平面坐標（x，y）與高程之間的映射關系，即：Z=f（x，y）x，y∈DTM所在區域點數據的密度及位置都將影響DTM的精度，通過DSM數據提取的原始坐標數據，其中可能包含不符合建立模型要求的數據，為了順利完成構網建模，首先對原始數據進行必要的預處理，如過濾、剔除幾乎重合數據，給定高程限值，剔除粗糙數據，進行必要的數據加密等。DTM系統主要由計算機程序實現的，由于實際地形表面有連續的變化和斷裂，而構造DTM時采集的數據是有限的，因此建立DTM時可采用雙線性內插計算內插點的高程，用角度法判斷修正三角網，使DTM精度與構建效率滿足使用需要。

2.1.2建立DTM計算模型建網方式采用不規則網結構，以坐標位置作為網格節點，組成不規則形狀格網。應用中主要采用不規則三角形格網（TIN），直接利用DSM數據中提取的地形特征點，構造出鄰接三角形組成的格網形結構，TIN的每個基本單元的核心是組成不規則三角形的3個頂點的三維坐標。采用TIN可避免內插方格網而犧牲原始測點的精度，保證了整個數模的精度。在庫容計算過程中，對同一水位構建2次互不重疊的不規則三角網，相連的三角網表面就構成了區域的數字立體模型。其一通過內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等高線構建在等高線的構建原理上考慮，從任一點開始追蹤等值點的連線，通過對已有數據點的補插加密以形成光滑的曲線。

2.2.2規則網的矢量法內插等高線規則網格是指在制圖區域上由小長方形或正方形網眼排成矩陣式的網格［2］。通過DSM數據中規則格網隨機特征點提取，可直接得到網格交點的坐標值，避免了規則網起算數據需要內插所帶來的誤差。利用網格交點坐標值進行逐條等高線的搜索與插點，在數據模型中確定最高點高程值Zmax和最低點高程值Zmin，設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。搜索所有格網的水平邊和豎直邊，找到每條等高線的起點和對應網格以繪制某一條等高線；計算等高線在該網格出口邊的位置，并計算等高線繪至新網格的走勢以跟蹤這一條等高線。單一的規則網矢量法內插等高線會導致等高線繪制過程中內插點數量過大，且缺乏對局部極值點描述，以致等高線成果精度較低。

2.2.3三角網的矢量法內插等高線在規則網矢量法內插等高線的方法中，由離散到規則的處理方法在采樣數據不在網格中時，會產生精度損失［3］。因此，基于本文綜合法特征點提取的高程點數據集特點，使用三角網的矢量法內插等高線效果更佳。三角網的矢量法內插等高線的原理與規則網矢量法相似，搜索三角網的三條邊找到起點所在的邊和對應三角形，進行某一條等高線的繪制和追蹤。區別于規則網矢量法，三角網法直接利用了真實的坐標數據，避免了大量內插帶來的精度損失，目前仍然廣泛應用于等高線繪制工作中。但常規的三角網法在1m等高距或0.5m等高距的等高線生產中較難完成工作任務。2.2.4通過三角網構建的DEM生產等高線規則的三角形網絡，用線性內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，避免了原始數據失真問題，且三角形構造靈活，對內外邊界擬合較好［4］。圖4為根據不規則三角形網格法構建DEM三維數據模型，再利用DEM數據構建三角網，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的特征水位庫容，從而避免內插等值高程次數過多而引起的誤差。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成的幾何體進行計算。由于現實地形的復雜性，相鄰兩等高線構成了面積不同的不規則幾何面，兩個面之間構成了不規則的幾何體，可將構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增加，相鄰層的體積誤差也會隨之減小。根據樣本庫區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結語

本文采用無人機和無人船數據采集方式,保證了數據的精確性和可靠性，三維數字模型精準地還原了庫區的實地情況，最大程度地降低了人為因素對等高線數據成果的影響。本文的研究方法已應用于數十個水庫庫容曲線復核工作，實踐證明，它是一種實用、高效且經濟的工作方法。

參考文獻：

［1］陳剛，張笑，薛夢較，等.數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.基于規則格網DEM的等高線繪制與優化［J］.計算機與現代化，2015（5）:76-80.

［3］李志林，朱慶，謝瀟，等.數字高程模型［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