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CPN城市建设

基于无人机点云数据的水利工程模型构建与精度分析

瞿继东

汇杰设计集团股份有限公司/湖南省智慧流域工程技术研究中心，湖南 长沙

摘 要：本文通过无人机航测方案获取精细点云数据，光在地面上的覆盖宽度，一般控制在30～60°，

再配合去噪、滤波和数据融合操作预处理，同时进行坐标系扫描角度越大，覆盖范围越广，但数据精度会降

转换和地理配准，确保数据的精确对齐。尝试提出新的水利低[1]。飞行高度h影响地面点的分辨率与覆盖宽度，

工程模型构建方法，并进一步展开三维地形重建与关键设施飞行高度和扫描角度确定了地面覆盖宽度D，根据

建模等研究内容。除此之外，本文也探讨了影响模型精度的公式：

各种因素，并从数据分辨率、航高等方面找寻优化策略。通θ

-

D=h·tan（）

2

过对模型质量的评估，采用分析多种精度指标，实证构建方可以计算得到：在飞行高度较低时，数据精度

法的实用性。点云数据在水利工程中的应用能为不同环境和高，但覆盖面积小，通常根据需求平衡飞行高度与

规模的水利工程自动化模型建设与高精度分析奠定基础。分辨率。如图1所示，低飞行高度和适中的扫描角

关键词：无人机；点云数据；水利工程度可以在地形变化剧烈的区域提供更高的分辨率以

确保边缘和坡度等细节区域的精确建模。

引言

传统的地形测绘和模型构建方法通常依赖地面

站测绘或卫星遥感技术，在精度和分辨率上存在一

定局限性，且耗时费力，难以满足大规模工程快速

检测和精准建模的需求。具备灵活、便捷、低成本

的特点的无人机技术的快速发展为水利工程的精细

化管理提供了新的可能性，其能够高效采集大范围

的高分辨率点云数据，为地形重建和结构模型构建

图1飞行高度与扫描角度对覆盖范围与分辨率的影响示

提供了丰富的数据基础。借助无人机搭载的激光雷

意图

达或高分辨率相机采集的点云数据可以详细呈现地

对于采用相机的无人机数据采集方法，飞行速

形地貌和水利设施的结构信息，能够灵活调整分辨

度v、相机焦距f以及传感器分辨率R是主要影响

率和覆盖范围，满足不同场景下的数据需求。基于

因素。相机的采样分辨率需达到地面解析度（GSD）

无人机的点云数据既可以实现对复杂地形的精准重

要求，可依据公式：

建，又能够使用数据处理和优化技术生成高精度的

h·传感器尺寸

水利工程三维模型，为工程监测和后续维护提供了GSDf·图像分辨率

有效支持。点云数据处理技术的不断发展能够不断计算地面每像素对应的实际距离，根据此要求

完善去噪、滤波、坐标转换等多种