關于EBEE RTK無人機在大比例尺地形圖測繪中的研究與應用

陳立春

摘要：本文通過使用最新發布的EBEE RTK無人機航飛攝影，使用隨機配套軟件Postflight Terra 3D進行空三解算，然后用使航天遠景公司生產的MapMatrix專業航測采集軟件對其空三加密成果恢復立體模型進行DLG采集，再與實地采集的野外特征點進行精度比對，從而論證用此無人機可以滿足1：500航測成圖精度要求。

關鍵詞：EBEE RTK無人機；航測；Postflight Terra 3D；空三；MapMatrix

1.引言

無人機是用于地形測繪的新興技術，相較于傳統的有人機搭載航攝儀航拍作業的航攝方式，無人機飛行測繪具有成本低、反應迅速、適應不同測區能力強等優勢，是衛星遙感與有人機航空遙感的有力補充，在國外已得到廣泛應用。但是由于目前市面上大多數無人機存在飛行姿態不穩定，旋偏角過大、排列不整齊、需要大量野外像片控制點，還有就是存在后處理軟件不夠成熟，導致在高精度要求的大比例航測成圖項目中較少實際應用，另外其需要較為專業的操控手及機修維護團隊也在一定程度上限制了無人機的實際應用和發展。瑞士SenseFly公司出品的EBEE RTK為全自動的測量級測繪無人機。其含有內置的GNSS接收器，可以通過eMotion 2飛行控制軟件從大多數主流的基站接受指令，在不需要地面控制點的情況下保證圖像的高位置精度，使用配套軟件Postflight Terra 3D進行空三加密后導入MapMatrix，進行航測內業DLG采集，用此DLG與實地采集的野外特征點進行精度對比統計，與現行航測規范比對，從而完成EBEE RTK是否可應用于大比例尺航測成圖的論證。

2.無人機低空航空攝影

eMotion 2為EBEE RTK隨機的飛行控制軟件，通過簡單的拖放操作，可指定所要飛行的區域，并規劃飛行路線，并可以非常方便的設定航線及旁向重疊度、大地分解度、飛行范圍及起飛點、盤旋點等參數，由于EBEE RTK集成度較高，其焦距已被eMotion 2軟件識別，使用中只需要輸入想要獲取的大地分解度就可以自動計算出航飛高度，例如本次輸入所需的大地分解度為5cm，軟件自動計算出航飛高度為WGS-84下的大地高143m。

EBEE RTK提供實時動態、虛擬參考站、后期處理這三種工作方式，本次我們采用虛擬參考站的方法，配置無人機的eMotion軟件輸下福建省CORS中心提供的網絡帳號與密碼以接收VRS/Ntrip指令數據，創造一個虛擬的基站位置，然后通過eMotion軟件與地面調制解調器發送指令數據至無人機。在做好各種配置及飛行檢查后，把EBEE RTK 前后搖晃3 下以上，啟動發動機，等待指示燈綠色閃爍時，向前一步，輕推eBee，即可起飛航拍，在航拍過程中為全程自動化，正常情況不需要人工干預，預設的航拍任務結束后飛機自動飛回原先的起飛點。我們只需要做到復制好飛機姿態數據與航片即可。

3.空三加密

postflight Treea 3D是一款專業的攝影測量軟件，可以在臺式電腦或手提電腦上運行，在讀取EBEE RTK的飛機姿態數據與航片后，在輸出坐標系中輸入已知的WGS-84坐標系與目標平面直角坐標系轉換參數，本地處理中勾選初步處理中的高精度處理、空三加密，在選項中勾選處理未畸變影像選項，點擊開始就進入全自動運行模式。自動運行完成后軟件彈出質量報告。質量報告主要檢查區域網空三誤差與相機自檢校誤差。

區域網空三誤差如下圖，Mean reprojection error就是空三中誤差，以像素為單位。相機傳感器上的像素大小通常為6微米（μm），不同相機可能不一樣。換算成物理長度單位就是0.166577*6μm。

相機自檢校誤差的上下兩個參數不能相差太大，R1、R2、R3三個參數不能大于1，否則可能出現嚴重扭曲現象。

4.立體采集

在MapMatrix中添加處理畸變后影像后，根據calibrated internal camera parameters.cam文件新建相機文件，打開引入外方位元素窗口，引入alibrated external_cam era_parameters.txt中的影像外方位元素。

采用實時核線的方式進行構建立體模型并在此基礎上進行常規立體測圖采集。

5.精度比對統計

由于本次項目為測試EBEE RTK無人機的采集及空三加密精度，所以未進行外業調繪修正及內業編輯。野外檢查點選擇點位清晰不易混淆的位置，如測房屋則選擇房檐的最處沿。所有檢測點均同時兼顧平面與高程的檢測。全測區共0.34平方公里，共均勻檢測130個野外控制檢查點，將其與采集的DLG線劃圖比對。平差中誤差為0.045m，高程中誤差為0.11m，參考GGB-T 18315-2001《數字地形圖系列和基本要求》中的1：500～1：2000地形圖平面精度中誤差在平地、丘陵地不大于圖上0.6mm，山地、高山地不太平圖上0.8mm。高程注記點中誤差在平地丘陵地不大于0.4m的要求，本次使用EBEE RTK小飛機航測成圖項目完全符合1：500地形圖精度要求?？紤]本次項目未進行房檐改正，如假設房檐改正的誤差統一為0.1m，同樣也完全滿足1：500地形圖精度要求。

6.總結

EBEE RTK利用其可實時定位的功能及其專業的定制配套軟件進行大比例尺地形圖測量時具有反應速度快、易于移動轉場、大量減少野外像片控制點的布設測量的工作量，操作簡單便利、精度完全滿足1：500地形圖要求。適用于小面積測區的快速成圖，可作為衛星遙感、有人機入空攝影等地理空間信息獲取技術的有效補充。