eBee無(wú)人機(jī)航測(cè)地形圖提高高程精度作業(yè)方法研究

李國(guó)輝段付婷秦文靜張彥輝

（1.河南宇航勘測(cè)規(guī)劃有限公司，河南 鄭州 450005；2.河南省地圖院，河南 鄭州 450008 ）

eBee無(wú)人機(jī)航測(cè)地形圖提高高程精度作業(yè)方法研究

李國(guó)輝1段付婷1秦文靜2張彥輝1

（1.河南宇航勘測(cè)規(guī)劃有限公司，河南 鄭州 450005；2.河南省地圖院，河南 鄭州 450008 ）

由于航空攝影測(cè)量的高程精度普遍較低，很難達(dá)到城市測(cè)量等規(guī)范的技術(shù)要求，通過(guò)采用2代eBee航測(cè)無(wú)人機(jī)，進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)方法的選擇和航攝時(shí)旁向和航向重疊率的調(diào)整等實(shí)驗(yàn)。采用eBee航測(cè)無(wú)人機(jī)自帶的空三加密專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，經(jīng)過(guò)地形地物的數(shù)據(jù)采集，繪制成DLG數(shù)字線(xiàn)劃圖，與全野外實(shí)測(cè)特征點(diǎn)質(zhì)量檢查對(duì)比，論證了采用eBee航測(cè)無(wú)人機(jī)進(jìn)行大比例尺地形圖測(cè)繪，作業(yè)方法得當(dāng)，高程精度完全可以達(dá)到1∶500至1∶2000等地形圖的精度要求。

高程精度；無(wú)人機(jī)；航測(cè)；空三加密；作業(yè)方法

1 概述

近年來(lái)，伴隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外利用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行低空攝影測(cè)量成為一項(xiàng)新型航空遙感技術(shù)，在大比例尺地形測(cè)繪、國(guó)土資源監(jiān)測(cè)、重大工程建設(shè)等方面得到廣泛應(yīng)用。利用無(wú)人機(jī)開(kāi)展測(cè)繪工作有著機(jī)動(dòng)靈活、快速響應(yīng)、低成本、效率高的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，平面和高程精度已經(jīng)可以達(dá)到相應(yīng)規(guī)范的技術(shù)要求。傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量方法，測(cè)繪大比例尺地形圖平面可以滿(mǎn)足規(guī)范要求，但是高程精度很難達(dá)到規(guī)范要求，因此，以往的大比例尺航測(cè)地形圖上的地貌及高程點(diǎn)還是采用全外業(yè)實(shí)測(cè)的方法來(lái)解決，在實(shí)際工作中只是減少了地物測(cè)繪的工作量，地貌測(cè)繪的工作還要靠大量的野外采集作業(yè)來(lái)完成。為了減輕野外地形測(cè)繪的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，國(guó)內(nèi)外廠(chǎng)商研發(fā)了多種無(wú)人機(jī)航測(cè)的硬件設(shè)備及軟件。比較突出的有瑞士無(wú)人機(jī)制造商senseFly生產(chǎn)的eBee測(cè)量無(wú)人機(jī)及配套的空三加密軟件，較好地解決了航測(cè)地形圖高程精度偏低達(dá)不到規(guī)范要求的問(wèn)題。

公司在2013年引進(jìn)瑞士2代eBee專(zhuān)業(yè)測(cè)量無(wú)人機(jī)后，主要用于制作DOM、DEM和1∶500至1∶2000等大比例尺DLG數(shù)字線(xiàn)劃圖。本文從生產(chǎn)案例出發(fā)，以目前的無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)為主線(xiàn)，對(duì)大比例尺地形圖生產(chǎn)過(guò)程中的一些特殊問(wèn)題進(jìn)行了分析研究和解決，為今后在eBee無(wú)人機(jī)大比例尺航測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中提高高程精度積累了一定的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

2 無(wú)人機(jī)大比例尺地形測(cè)繪的作業(yè)方案

2.1 項(xiàng)目的作業(yè)依據(jù)

本項(xiàng)目依據(jù)國(guó)家《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》（CH/ Z 3005―2010）、《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》（GB/T7931―2008）、《低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》 （CH/Z 3003―2010）、和《城市測(cè)量規(guī)范》（ GJJ/T 8―2011）等。

2.2 eBee無(wú)人機(jī)航測(cè)作業(yè)流程

圖1 eBee無(wú)人機(jī)航測(cè)作業(yè)流程圖

2.3 無(wú)人機(jī)航空攝影

林州市1∶1000河道地形測(cè)量和新鄭市古長(zhǎng)城測(cè)區(qū)選用eBee無(wú)人機(jī)航空攝影各獲取一套真彩色影像，航攝面積分別為林州市河道測(cè)繪33 km2，新鄭市古長(zhǎng)城測(cè)區(qū)3.6 k m2。航攝儀采用SONY專(zhuān)業(yè)數(shù)字相機(jī)，1600萬(wàn)像素，正射影像解析度最高可達(dá)3 c m，DEM解析度可達(dá)5 c m。

2.4 無(wú)人機(jī)航空攝影區(qū)劃分及影像重疊設(shè)置

林州市和新鄭市兩個(gè)測(cè)區(qū)的無(wú)人機(jī)航攝都是分多個(gè)架次進(jìn)行，由GPS領(lǐng)航數(shù)據(jù)計(jì)算相對(duì)飛行高度。飛行質(zhì)量和影像良好，影像清晰度較好，照片色彩均勻，飽和度良好，能夠表達(dá)真實(shí)的地物信息，可以滿(mǎn)足1∶1000成圖要求。

對(duì)航攝飛行質(zhì)量的要求，航向重疊度為75%，旁向重疊一般為65%，旋偏角一般控制在12度以下。并對(duì)像片傾角進(jìn)行設(shè)置和檢查。

2.5 像片控制測(cè)量

2.5.1 像控點(diǎn)精度要求

像控點(diǎn)的平面、高程精度要求均參照《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。像片控制點(diǎn)：平面中誤差不超過(guò)地物點(diǎn)中誤差的1/5，高程中誤差不超過(guò)基本等高距的1/10［1］。

2.5.2 像控點(diǎn)布點(diǎn)方案

這兩個(gè)項(xiàng)目是基于公司2013年eBee航測(cè)無(wú)人機(jī)引進(jìn)后，多次進(jìn)行航測(cè)試驗(yàn)，完成的兩個(gè)無(wú)人機(jī)航測(cè)項(xiàng)目，因此布點(diǎn)方案也參考了試驗(yàn)結(jié)果，最終布點(diǎn)方案確定為500m間距的區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)，全部布設(shè)為平高點(diǎn)。

2.5.3 像控點(diǎn)布設(shè)與測(cè)量

控制測(cè)量，首先對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)收集到的已知控制點(diǎn)進(jìn)行完好情況檢核；為滿(mǎn)足后續(xù)像控測(cè)量要求，觀測(cè)WGS84坐標(biāo)，并求解國(guó)家80坐標(biāo)轉(zhuǎn)換七參數(shù)。航拍前先采用白色十字靶標(biāo)布設(shè)像控點(diǎn)，500 m左右間距均勻布設(shè)。測(cè)量采用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK）的方法布設(shè)好后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。為了保證精度，固定解在3cm以?xún)?nèi)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，每個(gè)點(diǎn)重復(fù)測(cè)量?jī)纱稳∑骄禐橄窨攸c(diǎn)測(cè)量成果。

2.6 空中三角測(cè)量

本項(xiàng)目采用Postflight Terra 3D-EB專(zhuān)業(yè)攝影測(cè)量軟件進(jìn)行空三加密，根據(jù)導(dǎo)入的航飛姿態(tài)數(shù)據(jù)及影像數(shù)據(jù)和像控點(diǎn)的80坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工匹配，匹配完成后在本地處理中勾選處理未畸變影像選項(xiàng)，點(diǎn)擊開(kāi)始就進(jìn)行空三加密自動(dòng)處理模式，空三加密處理完成后，Postflight Terra 3D-EB軟件可以自動(dòng)導(dǎo)出質(zhì)量報(bào)告，質(zhì)量報(bào)告主要檢查區(qū)域網(wǎng)空三加密的誤差和航攝數(shù)字相機(jī)的自檢校誤差等技術(shù)參數(shù)。

2.7 地形圖測(cè)繪

林州和新鄭兩個(gè)測(cè)區(qū)分別在空三完成后，利用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)成果進(jìn)行高程數(shù)據(jù)采集，利用數(shù)字正射影像進(jìn)行平面地形地物的數(shù)據(jù)采集，考慮到1∶1000地形圖高程精度的可靠性，我們對(duì)內(nèi)業(yè)采集測(cè)繪的DLG數(shù)字線(xiàn)劃圖進(jìn)行外業(yè)檢查及對(duì)比，高程特征點(diǎn)林州測(cè)區(qū)檢查了5361個(gè)，高程中誤差0.08 m。新鄭測(cè)區(qū)檢查了186個(gè)點(diǎn)，高程中誤差0.078m。

2.8 項(xiàng)目精度報(bào)告

根據(jù)1∶1000地形圖的精度要求，對(duì)測(cè)繪產(chǎn)品檢查時(shí)進(jìn)行了高程精度的統(tǒng)計(jì)，其中林州測(cè)區(qū)檢查統(tǒng)計(jì)了23幅圖，新鄭測(cè)區(qū)檢查了8幅圖。兩個(gè)測(cè)區(qū)高程誤差最大為0.187 m，最小為0.001 m，通過(guò)兩個(gè)測(cè)區(qū)的試驗(yàn)可以看出高程中誤差都符合城市測(cè)量規(guī)范的要求。從統(tǒng)計(jì)的結(jié)果看，高程粗差率為4.3%。平面精度一般可以達(dá)到，因此沒(méi)有做平面精度檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)。

3 結(jié)論及建議

（1）eBee航測(cè)無(wú)人機(jī)用于大比例尺地形圖測(cè)繪完全可以滿(mǎn)足我國(guó)1∶500、1∶1000、1∶2000地形測(cè)量規(guī)范的技術(shù)要求。

（2）建議利用eBee無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行大比例尺地形圖生產(chǎn)，如多塊小面積、危險(xiǎn)場(chǎng)所、遠(yuǎn)離機(jī)場(chǎng)或沒(méi)有可供其起降場(chǎng)地的區(qū)域等盡可由無(wú)人機(jī)來(lái)完成。但是，測(cè)區(qū)內(nèi)有植被覆蓋看不到地面的地方還是需要外業(yè)補(bǔ)測(cè)高程點(diǎn)來(lái)彌補(bǔ)航空攝影測(cè)量這一不可改變的缺陷。

[1]鄧國(guó)慶，兀偉，等.1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范:GB/T 7931[S].北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006:23-25.

李國(guó)輝（1980―），男，助理工程師，主要從事地形測(cè)繪工作。E-mail：843650079@qq.com