無人機測量技術在大比例尺地形測圖中的應用

劉德強 吳光星

摘 要：隨著現代經濟的快速發展，近年來西南復雜地區大面積測繪越來越多，此類工程長度較長、規模較大，且工期要求緊，使用基礎的常規測量技術進行大比例地形勘察設計測繪時由于消耗人力物力巨大、地形復雜地區難以測量，工期也較長，容易延誤工期，并且作業成本較高，在隨著近些年新型空間信息技術的快速發展，特別是無人機測量技術的發展，為大比例尺地形測圖提供了先進的技術支撐。

關鍵詞：大比例尺;無人機;測圖;質量評價

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0137-02

無人機是一種全新的測量技術，能應用在不同的領域，同時也在測圖實際工程中發揮了越來越大的作用。無人機測量系統是以無人機作為遙感平臺，飛機攜帶相機沿飛行線（或條帶）獲取垂直航空像片，在進行航空立體成像時，進行航線設計的過程中需要按照設計航線進行自動航空攝影，無人機攝影測量具有靈活機動的特點，受氣候影響較小，起降十分方便，操作簡單成本低廉，同時獲取影像分辨率高，測圖精度高可達1：500。

1 實際工程簡介

選取的測區地形主要為丘陵及山地，海拔較高，典型的亞熱帶季風濕潤氣候，境內四季雨量充沛、氣候宜人。地處秦嶺支脈大巴山南麓，喀斯特地貌，復雜多樣，境內地形地勢起伏高差較大，北高南低，地勢最低在海拔在500m左右，最高在海拔1900m左右，由于測區地處山區，受到交通不便利等因素影響，對測量工作造成會有一定的影響。為了確保本次測量工作的效率以及準確性，本次測量采用無人機測量技術，采用高分辨率相機進行航攝，航線航片布設采取區塊航攝，力爭真實反映該測量區域的地形特征，保證測量結果的準確性。

2 無人機測量技術的運用

2.1 生產技術流程

本測區DOM、DLG產品航測成果主要包括影像資料收集與預處理、像片控制測量、空三加密、立體采集、DLG制作、DOM制作等系列的環節，詳見圖1所示。

2.2 像片控制測量

像控點的布設應符合GB/T 7931—2008《1：500，1：1000，1：2000地形圖航空攝影測量外業規范》中的航片區域網布點的規定要求，區域網之間的像控點應盡量選擇在上、下航線的重疊的中間，相鄰區域網盡量公用。區域網的大小和像片控制點間的跨度主要依據成圖精度、航攝資料條件以及對系統誤差的處理等因素確定。由于數碼影像的特殊情況，相片較窄，區域網劃分時不超過8條航線，航向跨度不得大于33條基線。使用GNSS靜態測量技術及GNSS-RTK動態差分技術手段進行像片控制點的實地采集，量測其平面和高程坐標，不再分別布設高程點和平面點，一律認定為平高點。在不影響模型連接的前提下，像主點落水時仍可按正常航線布設連接點。當定向點的標準點位置附近落水時，離開方位線4cm以外的航向三片重疊選不出連接點，落水像對按全野外布設連接點。同時在進行全野外布點時，應最大限度地控制測繪面積，在制作正射影像時，要求在每個立體像對測繪面積的四個角上各布設一個平高點。

2.3 空三加密

項目采用GodWork軟件進行空三加密。共劃分為6個平差區。在GodWork全數字攝影測量工作站上直接導入控制點成果和數碼像機參數，通過自動匹配影像生成匹配點，部分區域需要進行人為手工添加匹配點。在像片上量測外業控制點后，通過光束法區域網平差后，輸出加密成果。空三加密后，提交后工序使用的加密成果應能確保恢復立體模型。

2.4 內業生產

內業生產主要是包括DOM的采集以及DLG的生產，基于航片拍攝的影像數據構建不規則三角網（TIN）并進行格網點高程內插，可快速生成所需的1：2000比例尺數字高程模型（DEM）。利用DEM和處理后的航跡線數據，利用攝影測量相關軟件，可快速生成工程區域的高分辨率數字正射影像（DOM）。采集建筑物、陡坎、道路、植被、水系等地物矢量元素，并對生成的等高線和高程注記點進行編輯，結合外業調繪資料，實現1：2000比例尺數字線劃圖（DLG）的生產。具體過程如下：

DOM：測區空三加密完成后，采用EOS模塊完成密集匹配，生成過程DEM，并完成DEM立體編輯，生成用于正射糾正的DEM數據。然后完成影像勻光和數字微分糾正，最終進行DOM測區拼接，勻光等處理。項目DOM采用數碼航攝影像制作，影像地面分辨率為0.16米。DOM成果紋理清晰，影像反差適中、色調基本一致，接邊情況良好。圖幅裁切以標準圖廓為最小范圍。數字正射影像圖（DOM）提交*.TIF、*.TFW、圖廓整飾文件*.DWG，數據正確，原始航攝影像存在局部色彩對比度過大現象，后期生產時通過PhotoShop軟件做最佳處理。

DLG：DLG數據采集原則：內業定位，外業定性，新增地物需要外業實測，各類要素按實際情況采集，原則上不進行避讓。兼顧地形圖制圖要求，為了使地形圖圖面清晰，在精度允許范圍內，按照“次要地物避讓重要地物”的原則進行避讓。內業過程直接導入空三加密成果恢復立體模型，采集前需檢查定向精度。當定向精度滿足限差要求時方可進行采集作業。1：2000地形圖采集應做到測繪地物、地貌元素無錯漏、不變形、不移位。立體采集以定位為主，同時用適當的符號表示立體下識別的地物，對模型不清的構（建）筑物（如房角、電桿等）無法準確定位時，務必在相應位置上作“A”標記，以便外業實測。同時DLG要求按全要素表示，不同類要素可壓蓋，不斷開;等高線、高程點應保留三維信息;采用統一的南方CASS7.0的符號庫、線型庫;圖形、代碼接邊應確保無誤。

2.5 野外補測與調繪

為保證成圖精度，不僅要對圖上出現的錯誤進行修正，同時對于成圖結果要進行嚴格的檢查，進而對成圖結果存在的問題進行修改。調繪的工作底圖為經過數字化作業的1：2000地形圖，同時影像圖進行補充。結合測區的實際情況，對以下幾點進行了著重調繪及補測：

（1）調繪過程中對室內影像判別與實地有差異的地方應進行補測，并在圖上進行修改。圖式符號使用恰當，各種注記符號正確，保證相對位置精準。（2）對于在圖上無法識別的獨立地物（建筑物、風水樹、地下管線等）可利用全站儀或RTK進行補測，以反映出周邊與建筑物之間的相對關系。（3）植被的測繪按其經濟價值和面積大小適當取舍。（4）各類地理名稱和工礦企業名稱、植被名稱、橋頭、隧道口等現有的名稱準確標注。（5）測區范圍內的道路按規范、圖式要求注記等級和建筑材料。（6）對于地形圖的文字注記，使用統一字體，字體大小按《地形圖圖式》GB/T20257.1-2007國家標準，注記大小，文字寬高比0.8，一般不另行改動和變更。統一大面積的地物符號填充間距，高程點注記小數點后1位。（7）提交地形圖時，需展繪控制點。（8）其它地物的調繪參照規范、圖式執行。

2.6 質量檢查與評價

2.6.1 質量檢查

外業、內業作業員對所做的所有成果均做全面檢查，修改之后作業員之間進行互查。作業組長對出現的普遍問題及時反饋和糾正。分組質檢部門對各作業組所提交的成果成圖進行100%的外業、內業檢查。以作業分組為單位，對各作業組所提交的成果成圖進行100%的外業、內業檢查。分組的檢查主要是對生產部門生產的成果成圖，進行統一性為目的的檢查，對表示不一致和帶有傾向性的問題進行了統一的修正。質檢科對該批次產品的生產進行全過程監控，對成果進行了20%抽檢，對生產過程中的產品和作業方法進行監控，對出現的各類影響成果質量的問題進行統一和修正。

2.6.2 質量評價

（1）像控點的選刺位置良好，點位說明正確。各類像控點的數學精度均在限差內。加密成果符合設計要求，未出現精度超限的情況。（2）地物、地貌表示及符號運用正確，能較好地反映測區的地理特征;主要地物、地貌沒有發現遺漏和錯繪現象，各類符號的尺寸符合要求。（3）高程注記點的位置能反映地形特征，點位密度符合要求，注記點的施測方法符合要求。（4）數字地面高程模型符合實地地形起伏。（5）成果的數據格式符合設計要求，圖面清晰美觀，圖邊結合情況良好，沒有發現主要地物不接和漏接。

3 結語

總之，無人機測量技術作為一種全新的測量技術，能夠帶來更多的實際應用。通過實踐證明，能夠完全滿足測圖的精度要求，同時也能夠大大的提高作業效率。隨著無人機的快速發展，以及具有巨大的應用背景，它能夠在越來越多的應用中發揮出更大的作用。

參考文獻

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