無人機航空攝影測量技術在地形測量中的應用

陳超

摘? 要：無人機航空攝影測量技術具有響應速度快、勘測成本低、外業(yè)工作量小、成圖精度高等優(yōu)勢，在中小區(qū)域地形測量中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文從介紹無人機航空攝影測量技術的原理出發(fā)，結合生產實例，探討了利用無人機進行地形測量的整體流程及作業(yè)方法，同時對精度誤差進行了統(tǒng)計，為無人機航空攝影測量技術的應用推廣提供借鑒。

關鍵詞：無人機;航空攝影測量;地形測量;像片控制

1引言

近年來，我國經濟高速發(fā)展，各部門對地形圖的需求日益增大，傳統(tǒng)的地形測量主要通過GPS和全站儀相結合的全野外數字作業(yè)方法，此種作業(yè)方式需要投入大量的人力物力、成本高昂、工期也較長;如果采用載人大飛機航測的方式，空域申請手續(xù)非常繁瑣，實施起來風險也比較大，優(yōu)勢不夠明顯。近幾年出現的無人機航空攝影測量技術正好彌補了兩者的不足，其具有響應速度快、勘測成本低、外業(yè)工作量小、成圖精度高等優(yōu)勢，在中小區(qū)域地形測量中發(fā)揮著越來越重要的作用。

2無人機航空攝影測量技術簡述

2.1無人機航空攝影測量技術原理

無人機航攝影系統(tǒng)集成了高空拍攝、遙控、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理的新型應用技術，它是以無人駕駛飛機作為空中平臺，以機載遙感設備，如高分辨率CCD數碼相機、輕型光學相機、紅外掃描儀、激光掃描儀、磁測儀等獲取高分辨率真彩色數字影像，再通過內業(yè)數字測圖軟件對影像進行處理，按照一定精度要求制作成符合國家標準的1：1000、1：2000、1：5000等各種比例尺的地形圖。

2.2無人機航測作業(yè)流程

無人機航測作業(yè)流程如圖1所示：

3應用實例

3.1工程概況

某礦為更新礦圖需要，要求使用無人機制作礦區(qū)航攝正射影像圖和1：2000比例尺的線劃圖，該礦位于某城市西南部，地形為山地，海拔高度平均550米，適合進行航空攝影，該項目平面坐標系統(tǒng)采用CGCS2000坐標系，高程系統(tǒng)采用1956黃海高程系統(tǒng)。

3.2無人機航空攝影

本項目采用華測P520V測繪無人機，攜帶的航攝儀是Canon 5D Mark I數碼相機。為確保航線彎曲度和航拍質量，本次飛行時間基本上選擇在風速較小、風向穩(wěn)定的中午時段進行，航測范圍縱向每側覆蓋成圖區(qū)域以外一個航帶25%的寬度，航測分辨率為0.1m。

3.3像片控制測量

像控點的平面聯測采用RTK測量模式，作業(yè)時應采用相應檢核手段，確保觀測成果的可靠性，高程采用GPS高程擬合或不低于五等水準測量方法聯測。

3.4空三加密計算

全數字空中三角測量采用華測Pix4D mapper無人機航測數據處理系統(tǒng)，空三加密包括雙拼虛擬影像區(qū)域網平差和單像機影像區(qū)域網平差，平差方法則采用光束法區(qū)域網平差。

3.5內業(yè)數據處理與測圖

內業(yè)數據處理采用Virtuozo數字攝影測量工作站進行，直接導入加密成果建模，對模型進行相關匹配和編輯，生成數字高程模型（DEM）;利用DEM對數字影像進行逐象元的幾何糾正、影像調色、影像拼接、影像切割生成數字正射影像圖（DOM），并利用該立體測圖軟件快速高效的直接生產出帶符號化的數字線劃圖DLG。

3.6外業(yè)調繪

使用內業(yè)測圖后回放的DLG進行野外全要素的調繪、檢查以及補測、修測新增的地物，圖上高程注記點由Virtuozo測圖工作站內業(yè)測定，外業(yè)調繪時，沿中心線附近用水準聯測或GPS擬合高程實測一部分高程點，來校正內業(yè)測定的高程值。

3.7精度檢查

本項目采用野外實測的方法對測制的DLG圖進行精度檢驗，其中野外巡視57幅為總數的29.5%，實地檢測43幅為總數的21.7%，通過對房角、道路交叉處、田坎交叉處、山頂等地方的坐標數據進行采集，并與野外實測數據進行比較，其結果統(tǒng)計如表1所示。

表1中，地物點平面位置誤差最大為67.9cm，最小誤差29.7cm ，高程誤差最大為79.3cm，最小為39.7cm，參考《基礎地理信息數字成果1：500、1：1000、1：2000數字線劃圖（DLG）》（CH/9008.1-2010）規(guī)定，1：2000數字線劃圖（DLG）圖上地物點對鄰近野外控制點的平面位置中誤差不大于1.6米（山地、高山地），高程注記點對鄰近野外控制點的高程中誤差不大于1.2米（山地、高山地），限差為中誤差的2倍，該項目各項指標均符合規(guī)范的要求。

3.8成果提交

該測區(qū)航測數字線劃圖和數字正射影像圖，經查圖員全面檢查后，總體質量情況良好，經綜合評定全部合格，可以提交使用，其中某一幅1：1000地形圖疊加 DOM效果圖如圖2所示。

4結束語

實踐證明，無人機航空攝影測量技術作為一種新型的遙感數據獲取手段，有著傳統(tǒng)測量方式無法相比的優(yōu)勢，值得進一步推廣應用。隨著多種機載傳感器、無人機硬件制造技術的發(fā)展，無人機以其機動靈活、現勢性強的特點，必能擁有更加廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻：

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