無(wú)人機(jī)航攝影像測(cè)繪地形圖的精度探討

江 濤

（安徽省地礦局313地質(zhì)隊(duì)，安徽 六安 237010）

1 低空航測(cè)工作技術(shù)流程

低空無(wú)人飛機(jī)航空測(cè)量主要包括準(zhǔn)備階段、外業(yè)實(shí)施階段以及業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)處理階段。

1.1 準(zhǔn)備階段

低空航測(cè)的準(zhǔn)備階段工作主要是對(duì)飛機(jī)機(jī)型進(jìn)行選擇，收集所需的資料以及進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的勘察，飛機(jī)航線(xiàn)的設(shè)計(jì)等。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察的時(shí)候，主要是派遣組織經(jīng)驗(yàn)技術(shù)純熟的技術(shù)以及航空攝影人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘，對(duì)于航攝區(qū)域的基準(zhǔn)面情況、航攝的困難程度以及航攝區(qū)的四角坐標(biāo)是不是在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行勘察檢測(cè)，最后需要對(duì)低空無(wú)人機(jī)起飛降落的地點(diǎn)進(jìn)行確定。

1.2 外業(yè)實(shí)施階段

外業(yè)實(shí)施階段工作主要是進(jìn)行航攝飛行、對(duì)像控點(diǎn)的布設(shè)方案進(jìn)行制定，同時(shí)還要檢查飛行的質(zhì)量。除此之外，還要進(jìn)行外業(yè)的調(diào)繪工作以及進(jìn)行像控點(diǎn)的測(cè)量工作。

現(xiàn)階段通過(guò)GPS測(cè)量像控點(diǎn)的方式分為靜態(tài)、快速靜態(tài)以及GPS-RTK測(cè)量，其中后續(xù)DLG生產(chǎn)的基礎(chǔ)是外業(yè)調(diào)繪的成果。在對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行選刺的時(shí)候，首先要航攝像片的影像與點(diǎn)位的實(shí)地目標(biāo)達(dá)到一致，點(diǎn)位刺點(diǎn)的目標(biāo)一定要有利于業(yè)內(nèi)轉(zhuǎn)刺。通常情況下，會(huì)選擇在道路較為明顯的標(biāo)志、地角等位置上。其次相片的控制點(diǎn)要定位在旁向重疊中線(xiàn)周?chē)x開(kāi)方位線(xiàn)的距離大于4.5cm，當(dāng)旁向重疊過(guò)大時(shí)，離開(kāi)方位線(xiàn)的距離不得小于3cm，否則應(yīng)分別布點(diǎn)。當(dāng)旁向重疊過(guò)小時(shí)，也應(yīng)分別布點(diǎn)，控制范圍所裂開(kāi)的垂直距離不得大于1cm。

1.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理階段

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理階段的工作組要是對(duì)空三進(jìn)行加密，改正影響畸變差，完成影像的同名點(diǎn)匹配以及DEM編輯、DEM和DOM制作、DLG制作（外業(yè)調(diào)繪制作精編DLG）。

利用無(wú)人飛機(jī)航攝影像來(lái)進(jìn)行大比例尺的地形圖業(yè)內(nèi)處理，首先是要通過(guò)GPS數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)航帶內(nèi)以及航帶間的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行自動(dòng)建立，其次是通過(guò)拓?fù)潢P(guān)系網(wǎng)以及POS數(shù)據(jù)獲取連接點(diǎn)，之后通過(guò)大量的平差點(diǎn)來(lái)去除其中的粗差點(diǎn)。

2 像控點(diǎn)布設(shè)方案談?dòng)?/h2>

通常情況下，無(wú)人機(jī)航空影像的向幅小，并且航片之間的重疊度較大，在相同面積以及制作同比例尺地形圖的時(shí)候，無(wú)人機(jī)航空攝影的航線(xiàn)數(shù)以及像片總數(shù)都會(huì)比常規(guī)航片大出許多，這就導(dǎo)致了外業(yè)工作量的大大增加。因此無(wú)人飛機(jī)航空攝影測(cè)繪地形圖的關(guān)鍵就是對(duì)像控點(diǎn)布設(shè)方案的探討，像控點(diǎn)布設(shè)方案的制定是需要滿(mǎn)足測(cè)圖精度要求的。

2.1 無(wú)人機(jī)航空影像

本文使用的無(wú)人機(jī)影像是2010年7月采用固定翼輕型無(wú)人飛機(jī)獲取的，影像地址：安徽省霍邱縣劉寺鐵礦，成圖比例尺1:2000，主礦區(qū)加測(cè)1:1000地形圖，無(wú)人機(jī)型號(hào)：大白一號(hào)，相機(jī)類(lèi)型：佳能5DmarkⅡ數(shù)碼相機(jī)；焦距：24.30300mm；相對(duì)航高：810m；航向重疊：70%～75%；旁向重疊：40%～50%；基線(xiàn)長(zhǎng)度約為210m；旋偏角：最大2.1度；影像色彩：真色彩；像素大小：6.4um；地面分辨率為21cm；單張?jiān)加跋癯叽鐬?744×5616像素，畸變改正后影像尺寸為3820×5712像素，覆蓋地面面積約為802m×1200m。

2.2 試驗(yàn)區(qū)選取

不同的像控點(diǎn)布設(shè)方案區(qū)域網(wǎng)平差解算的試驗(yàn)區(qū)選為平坦地區(qū)，面積為15.5平方公里，一共有五條航線(xiàn)，包括了125張像片。其中，1:2000地形圖的測(cè)制試驗(yàn)區(qū)占地有四分之三是平地，四分之一是丘陵，總面積為4平方公里。然后選取1:2000地形圖區(qū)域內(nèi)的平地區(qū)域進(jìn)行1:1000的地形圖測(cè)制試驗(yàn)，試驗(yàn)選取的面積為1平方公里。

2.3 像控點(diǎn)不同布設(shè)方案區(qū)域平差試驗(yàn)

2.3.1 像控點(diǎn)布設(shè)方案

分別選取了2條、4條、6條、8條、12條、18條、24條基線(xiàn)跨度（分別布設(shè)119個(gè)、64個(gè)、44個(gè)、36個(gè)、26個(gè)、17個(gè)外業(yè)像控點(diǎn)作為定向點(diǎn)）對(duì)同一區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行了空中三角測(cè)量平差解算，利用相同的142個(gè)野外檢查點(diǎn)分別對(duì)不同布點(diǎn)方案的區(qū)域網(wǎng)平差解算結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。

2.3.2 區(qū)域網(wǎng)平差結(jié)果分析

1:2000比例尺的地形圖區(qū)域網(wǎng)平差的精度，已經(jīng)在《數(shù)字航空攝影測(cè)量 空中三角測(cè)量規(guī)范》有所規(guī)定。本文中的試驗(yàn)，是通過(guò)對(duì)相同的142個(gè)野外檢查點(diǎn)的不同布設(shè)方案區(qū)域網(wǎng)平差進(jìn)行解算的。在經(jīng)過(guò)對(duì)不同布設(shè)方案及評(píng)查結(jié)果進(jìn)行分析之后，可以得出以下結(jié)論：①若要布設(shè)野外控制點(diǎn)的方案區(qū)域網(wǎng)平差的平面以及高程精度達(dá)到規(guī)范中規(guī)定的1:1000、1：2000平地、丘陵精度要求，則需要設(shè)置的基線(xiàn)跨度數(shù)≤6。②若要平面精度達(dá)到規(guī)范中所規(guī)定的1:1000、1:2000平地、丘陵的精度要求，則需要將基線(xiàn)跨度數(shù)設(shè)置為24＞基線(xiàn)跨度數(shù)＞6，但是這種情況下，就無(wú)法滿(mǎn)足高程精度對(duì)1:1000、1:2000平地、丘陵的精度要求了。

3 地形圖精度檢測(cè)及分析

按照《測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》GB/T24356-2009中所規(guī)定的，選取了檢驗(yàn)點(diǎn)，對(duì)4幅1:2000地形圖的平面精度以及高程精度以及1幅1:1000地形圖的平面精度進(jìn)行了檢驗(yàn)。

通過(guò)檢驗(yàn)對(duì)比分析，可以確定1:2000地形圖的平面精度以及高程精度均滿(mǎn)足業(yè)內(nèi)規(guī)范中對(duì)1:2000平地丘陵的成圖要求；而1:1000地形圖的平面精度滿(mǎn)足業(yè)內(nèi)規(guī)范中的對(duì)1:1000平地、丘陵的成圖要求，但是對(duì)于高程精度卻不夠理想。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，現(xiàn)有航空航天影像獲取體系最有力的補(bǔ)充就是低空無(wú)人機(jī)數(shù)碼獲取體系的重要內(nèi)容。通過(guò)無(wú)人飛機(jī)航攝系統(tǒng)制作出來(lái)的1:1000、1：2000數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字線(xiàn)劃圖（DLG）、數(shù)字高程模型（DEM）及三維景觀模型等方法在數(shù)字城市建設(shè)、新農(nóng)村建設(shè)、工程建設(shè)以及災(zāi)禍重建、應(yīng)急搶險(xiǎn)、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)方面起到了至關(guān)重要的作用。

[1]GB/T 7931-2008，1:500 1:1000 1:2000地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范[S].

[2]GB/T 23236-2009，數(shù)字航空攝影測(cè)量 空中三角測(cè)量規(guī)范[S].