淺談低空無人機航空攝影測量在土地整治竣工驗收中的應用

盧中陽 易 霞

（南寧天脈測繪有限責任公司，廣西 南寧 530022）

雖說我國地大物博，但中國人口眾多，人均占有量微不足道；土地是人民生產生活不可缺少的資源，隨著人類社會的不斷發展，對土地資源的需求與日俱增；要在有限的土地上養活我們這十幾億人口，且要社會能可持續發展，如何科學合理的利用土地變得非常緊迫，土地整治是科學合理利用土地最直接有效的方法之一；隨著大量土地整治項目的竣工，項目的監督管理部門要對實施的土地整治項目在竣工后是否達到預期效果及設計要求作出評定必須通過準確、全面的工程量數據及圖文資料；而低空無人機航空攝影測量在土地整治竣工驗收工作中能高效的提供驗收所需的資料必將得到廣泛應用；低空無人機航空攝影測量技術是繼衛星遙感、大飛機遙感之后發展起來的一項新型航空遙感技術，它是一種不失機動靈活、可以實現快速響應又低成本、精度高的一種航測技術。

1 技術設計

1.1 技術依據

1.1.1 （CJJ/T8-2011）城市測量規范。

1.1.2 （CJJ/T73-2010）衛星定位城市測量規范。

1.1.3 （GB/T 20257.1-2007）1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式。

1.1.4 （GB/T 17160-2008）1：500、1：1000、1：2000 地形圖數字化規范。

1.1.5 （GB/T 24356-2009）測繪成果質量檢查與驗收。

1.1.6 （GB/T 7931-2008）1：500,1：1000,1：2000 地形圖航空攝影測量外業規范。

1.1.7 （GB/T 7930-2008） 1：500,1：1000,1：2000地形圖航空攝影測量內業規范。

1.1.8 （GB/T 23236-2009）數字航空攝影測量空中三角測量規范。

1.1.9 （CH／Z 3001-2010）無人機航攝安全作業基本要求。

1.1.10 （CH／Z 3002-2010）無人機航攝系統技術要求。

1.1.11 （CH/Z 3003-2010）低空數字航空攝影測量內業規范。

1.1.12 （CH/Z 3004-2010）低空數字航空攝影測量外業規范。

1.1.13 （CH/Z 3005-2010）低空數字航空攝影規范。

1.1.14 （GB/T 15967-2008）1：500,1：1000,1：2000 地形圖航空攝影測量數字化測圖規范。

1.2 基本要求

1.2.1 系統基準

平面采用1980西安坐標系，高斯-克呂格正形投影3度分帶；高程采用1985國家高程基準，基本等高距為1米。

1.2.2 地形圖成圖規格

成圖比例尺為1∶1000。無需標準分幅，根據項目地形分圖塊。

1.2.3 正射影像成圖規格

地面影像分辨率為0.1米。無需標準分幅，根據項目地形分圖塊。影像文件格式為JPG。

1.2.4 基本精度要求項目控制測量、航空攝影測量相關精度按國家規范、標準執行。

1.3 工作流程

1.4 無人機航空攝影

利用無人飛行平臺搭載成像探測器面陣不小于2000萬像素的定焦數碼相機，以攝影地面分辨率8～10CM為要求，由GPS領航數據計算相對飛行高度進行航攝獲取測區影像資料。

影像資料要求清晰、色彩均勻，飽和度良好，無去影和劃痕，層次豐富，色差適中，能夠表達真實的地物信息。

像片重疊度要求航向重疊度不小于60%，旁向重疊一般不小于15%，像片傾角不大于5度，旋偏角不大于15度。

1.5 控制測量

1.5.1 基礎控制測量

測區原有基礎控制資料、埋石點保存完好，經過復核在誤差范圍內的，可利用原有的控制成果進行下一階段的像控點測量；如果原基礎控制資料缺失、埋石點密度不能滿足像控點測量測量要求的，必須按項目設計要求重新進行測區的基礎控制測量。

1.5.2 像片控制測量

像控點精度要求：像控點相對鄰近基礎控制點的平面位置中誤差不大于0.1米，高程中誤差不大于0.1米。

像控點選點條件：像控點的目標影像應清晰，易于判刺和立體量測；高程控制點點位目標應選在高程起伏較小的地方，以線狀地物的交點和平山頭為宜。

像控點布點方案：像控點全部布設為平高點，按航線逐條布設，航向內每隔4條基線布設；測區不規整的，必須沿測區邊界每隔300米布設有平高點。

像控點測量：像控點采用GPS實時動態定位（RTK）的方法進行測量，施測要求如下：①點位上空無遮掩物，適合于GPS觀測。②進行多點校正。用以校正的點必須是經過GPS靜態測量的5秒點；校正點數不少于6個，且分布均勻，與待測區域地貌相關性強；點校正時，要求各點的點位殘差小于2cm。（或者使用測區首級控制網的七參數作為測區校正參數）。正式觀測前，應先利用周邊2個已知點進行檢核，各坐標分量較差均小于3cm后才能實施流動觀測。③觀測時，移動站觀測參數為：有效衛星數大于5，觀測時間3秒，觀測次數3次，必須使用帶有支架的支桿觀測，觀測時支桿禁止晃動，支桿高度大于1.8米、小于2米，對中誤差小于5mm，點內符合精度Mp＜3cm，Mv＜4cm。④觀測成果直接記錄于終端中。

1.6 空中三角測量

進行空三加密必須先對像片進行畸變改正、內定向，然后進行自動轉點、控制點轉刺、區域網平差計算、人工調整過程，當區域網平差計算各項精度指標滿足規范及設計要求可生成空三加密成果。

區域網平差計算結束后，連接點對最近野外控制點的平面位置中誤差不得大于0.35米，連接點對最近野外控制點的高程中誤差不得大于0.35米。

1.7 地形圖數據采集

在空三完成后，由空三成果恢復立體模型便可按1：1000的成圖要求及竣工驗收需要進行地形地物的立體采集，每個像對的測圖范圍必須在控制點控制的范圍內，地形地物要素的采集按編碼分層進行管理，分類碼按國標執行。

圖形編輯在CAD平臺上進行，根據1：1000地形圖的成圖要求進行處理加工，轉換為需要的文件格式。

1.8 外業調繪成圖

打印立體采集形成的初步地形圖數據到實地進行檢查、核實、調查、定性；室內根據外業調繪底圖進行修整、處理；如遇不能進行航測的區域必須采取實測的方法完善；經過修改、完善最后形成標準的1：1000地形圖成果。

1.9 生成正射影像圖

利用已測制完成的數字化地形圖數據生成測區的高程模型糾正影像因地面起伏、飛機傾斜等因素引起的失真，把中心投影轉換為垂直投影，得到單張的正射影像，單片正射影像經調色、勻光、鑲嵌、裁切、檢查編輯等步驟，生成整個測區標準的的正射影像圖。

1.10 制作竣工驗收材料

無人機航測技術獲得的1：1000地形圖及0.1米分辨率的正射影像圖是制作土地整治竣工驗收材料的基礎，它能準確、全面、直觀的提供制作竣工驗收材料所需的工程量數據及圖文資料，如平整區面積、新建路長度寬度、新建水渠長度寬度、橋涵數量等等；通過圖件的輔助，更有身臨其境的作用；竣工驗收材料必須能真實、準確反映項目的竣工情況。

2 優越性

2.1 高效率，低成本

相比傳統的測量方法，低空無人機航空攝影測量在同等的測量項目中所花費的時間、人力、財力都有很大的降低，特別是外業工作量減小了很多，使我們的測繪技術人員脫離了大量的體力勞動；它機動、高效、少投入的特性是傳統測量方法無法比擬的。

2.2 精度保證且分布均勻

低空無人機航空攝影測量方法技術先進，理論科學，經過實例驗證其各項目精度指標完全能達到規范要求；航空攝影測量對地物的采集是實時實地的，地物點三維坐標不像常規測量局部需要內業加密，航測的這特性使得測繪產品更貼近實地，精度更均勻、穩定。

2.3 提供全面、直觀的成果

低空無人機航空攝影測量可以獲得DLG DEM DOM等成果，整個項目區的地理空間信息都得到了清晰反映，基本實現了把項目現場情況搬到辦公室，讓管理者、決策者人在千里之外，運籌帷幄之中。

3 可行性

低空無人機航空攝影測量技術已成功運用在廣西某土地整治項目竣工驗收中，該項目集中連片，面積約10平方公里，屬丘陵地貌；片源獲取是用無人機搭載Canon EOS 5DMarkⅡ相機；用GPSRTK進行像控點測量，布點方法、密度嚴格按設計要求；空三加密，立體測圖，正射影像生成使用武漢航天遠景軟件；對地形圖成果、正射影像成果我們采用GPSRTK實地打點的方法進行檢查，隨機的、均勻的抽查了489個地物點，平面中誤差為0.32米，高程中誤差為0.38米，粗差點有16個，未超過5%；從抽查結果來看，不管是平面精度還是高程精度都能達到規范及設計要求。因此在土地整治竣工驗收材料中采用低空無人機航空攝影測量所提供的測量成果數據是完全可靠、可行的。

4 結論及建議

實踐證明低空無人機航空攝影測量在土地整治項目竣工驗收中能快速、高效的提供高精度、全方位、真實可靠的工程量數據及圖文資料，讓項目的監督管理部門對竣工的土地整治項目是否達到設計要求，是否按質按量完成作出客觀合理的判斷，維護國家和人民的切身利益；最后希望項目的監督管理部門在今后的土地整治項目竣工驗收中多采用低空無人機航空攝影測量這種先進可靠的方法。

[1]王小平，唐劍，鄭團結.微型無人數字航空攝影系統的設計與實踐[J]測繪技術裝備2006，8（1）39-41；

[2]苗紅杰，趙文吉，劉先林.數碼相機檢校和攝影測量的部分問題探討[J]首都師范大學.學報（自然科學版）2005-3，（36）1：117-120

[3]范承嘯，韓俊，熊志軍，趙毅.無人機遙感技術現狀與應用[J]測繪科學2009，34（5）：214-215；

[4]王聰華.無人飛行器低空遙感影像數據處理方法[J]中國優秀碩士論文2006；

[5]于君明，黃小波.基于數碼相機立體像對的物體三維信息快速獲取方法[J]測繪學院學報2002，12（19）4：276-279；

[6]王聰華，林宗堅.UAVRS影像空中三角測量實驗研究[J]測繪科學2007，32（4）：41-43；

[7]崔紅霞，李杰，林宗堅，儲美華.非量測數碼相機的畸變差檢測研究[J]測繪科學2005，30（1）：105-107；

[8]李全海.非量測相機攝影測量的整體平差[J]測繪工程1996-3，（5）1：32-34

[9]汪磊.數字近景攝影測量技術的理論研究與實踐[D]鄭州：鄭州解放軍測繪學院2002

[10]劉靜宇.航空攝影測量學[M]北京：解放軍出版社1995

[11]張祖勛，張劍清.數字攝影測量學[M]武漢：武漢測繪科技大學出版社.120-139

[12]劉先林.測繪學院學術報告[R]2006.5