浅谈低空无人机航空摄影测量在土地整治竣工验收中的应用

卢中阳 易 霞

（南宁天脉测绘有限责任公司，广西 南宁 530022）

虽说我国地大物博，但中国人口众多，人均占有量微不足道；土地是人民生产生活不可缺少的资源，随着人类社会的不断发展，对土地资源的需求与日俱增；要在有限的土地上养活我们这十几亿人口，且要社会能可持续发展，如何科学合理的利用土地变得非常紧迫，土地整治是科学合理利用土地最直接有效的方法之一；随着大量土地整治项目的竣工，项目的监督管理部门要对实施的土地整治项目在竣工后是否达到预期效果及设计要求作出评定必须通过准确、全面的工程量数据及图文资料；而低空无人机航空摄影测量在土地整治竣工验收工作中能高效的提供验收所需的资料必将得到广泛应用；低空无人机航空摄影测量技术是继卫星遥感、大飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术，它是一种不失机动灵活、可以实现快速响应又低成本、精度高的一种航测技术。

1 技术设计

1.1 技术依据

1.1.1 （CJJ/T8-2011）城市测量规范。

1.1.2 （CJJ/T73-2010）卫星定位城市测量规范。

1.1.3 （GB/T 20257.1-2007）1：500、1：1000、1：2000地形图图式。

1.1.4 （GB/T 17160-2008）1：500、1：1000、1：2000 地形图数字化规范。

1.1.5 （GB/T 24356-2009）测绘成果质量检查与验收。

1.1.6 （GB/T 7931-2008）1：500,1：1000,1：2000 地形图航空摄影测量外业规范。

1.1.7 （GB/T 7930-2008） 1：500,1：1000,1：2000地形图航空摄影测量内业规范。

1.1.8 （GB/T 23236-2009）数字航空摄影测量空中三角测量规范。

1.1.9 （CH／Z 3001-2010）无人机航摄安全作业基本要求。

1.1.10 （CH／Z 3002-2010）无人机航摄系统技术要求。

1.1.11 （CH/Z 3003-2010）低空数字航空摄影测量内业规范。

1.1.12 （CH/Z 3004-2010）低空数字航空摄影测量外业规范。

1.1.13 （CH/Z 3005-2010）低空数字航空摄影规范。

1.1.14 （GB/T 15967-2008）1：500,1：1000,1：2000 地形图航空摄影测量数字化测图规范。

1.2 基本要求

1.2.1 系统基准

平面采用1980西安坐标系，高斯-克吕格正形投影3度分带；高程采用1985国家高程基准，基本等高距为1米。

1.2.2 地形图成图规格

成图比例尺为1∶1000。无需标准分幅，根据项目地形分图块。

1.2.3 正射影像成图规格

地面影像分辨率为0.1米。无需标准分幅，根据项目地形分图块。影像文件格式为JPG。

1.2.4 基本精度要求项目控制测量、航空摄影测量相关精度按国家规范、标准执行。

1.3 工作流程

1.4 无人机航空摄影

利用无人飞行平台搭载成像探测器面阵不小于2000万像素的定焦数码相机，以摄影地面分辨率8～10CM为要求，由GPS领航数据计算相对飞行高度进行航摄获取测区影像资料。

影像资料要求清晰、色彩均匀，饱和度良好，无去影和划痕，层次丰富，色差适中，能够表达真实的地物信息。

像片重叠度要求航向重叠度不小于60%，旁向重叠一般不小于15%，像片倾角不大于5度，旋偏角不大于15度。

1.5 控制测量

1.5.1 基础控制测量

测区原有基础控制资料、埋石点保存完好，经过复核在误差范围内的，可利用原有的控制成果进行下一阶段的像控点测量；如果原基础控制资料缺失、埋石点密度不能满足像控点测量测量要求的，必须按项目设计要求重新进行测区的基础控制测量。

1.5.2 像片控制测量

像控点精度要求：像控点相对邻近基础控制点的平面位置中误差不大于0.1米，高程中误差不大于0.1米。

像控点选点条件：像控点的目标影像应清晰，易于判刺和立体量测；高程控制点点位目标应选在高程起伏较小的地方，以线状地物的交点和平山头为宜。

像控点布点方案：像控点全部布设为平高点，按航线逐条布设，航向内每隔4条基线布设；测区不规整的，必须沿测区边界每隔300米布设有平高点。

像控点测量：像控点采用GPS实时动态定位（RTK）的方法进行测量，施测要求如下：①点位上空无遮掩物，适合于GPS观测。②进行多点校正。用以校正的点必须是经过GPS静态测量的5秒点；校正点数不少于6个，且分布均匀，与待测区域地貌相关性强；点校正时，要求各点的点位残差小于2cm。（或者使用测区首级控制网的七参数作为测区校正参数）。正式观测前，应先利用周边2个已知点进行检核，各坐标分量较差均小于3cm后才能实施流动观测。③观测时，移动站观测参数为：有效卫星数大于5，观测时间3秒，观测次数3次，必须使用带有支架的支杆观测，观测时支杆禁止晃动，支杆高度大于1.8米、小于2米，对中误差小于5mm，点内符合精度Mp＜3cm，Mv＜4cm。④观测成果直接记录于终端中。

1.6 空中三角测量

进行空三加密必须先对像片进行畸变改正、内定向，然后进行自动转点、控制点转刺、区域网平差计算、人工调整过程，当区域网平差计算各项精度指标满足规范及设计要求可生成空三加密成果。

区域网平差计算结束后，连接点对最近野外控制点的平面位置中误差不得大于0.35米，连接点对最近野外控制点的高程中误差不得大于0.35米。

1.7 地形图数据采集

在空三完成后，由空三成果恢复立体模型便可按1：1000的成图要求及竣工验收需要进行地形地物的立体采集，每个像对的测图范围必须在控制点控制的范围内，地形地物要素的采集按编码分层进行管理，分类码按国标执行。

图形编辑在CAD平台上进行，根据1：1000地形图的成图要求进行处理加工，转换为需要的文件格式。

1.8 外业调绘成图

打印立体采集形成的初步地形图数据到实地进行检查、核实、调查、定性；室内根据外业调绘底图进行修整、处理；如遇不能进行航测的区域必须采取实测的方法完善；经过修改、完善最后形成标准的1：1000地形图成果。

1.9 生成正射影像图

利用已测制完成的数字化地形图数据生成测区的高程模型纠正影像因地面起伏、飞机倾斜等因素引起的失真，把中心投影转换为垂直投影，得到单张的正射影像，单片正射影像经调色、匀光、镶嵌、裁切、检查编辑等步骤，生成整个测区标准的的正射影像图。

1.10 制作竣工验收材料

无人机航测技术获得的1：1000地形图及0.1米分辨率的正射影像图是制作土地整治竣工验收材料的基础，它能准确、全面、直观的提供制作竣工验收材料所需的工程量数据及图文资料，如平整区面积、新建路长度宽度、新建水渠长度宽度、桥涵数量等等；通过图件的辅助，更有身临其境的作用；竣工验收材料必须能真实、准确反映项目的竣工情况。

2 优越性

2.1 高效率，低成本

相比传统的测量方法，低空无人机航空摄影测量在同等的测量项目中所花费的时间、人力、财力都有很大的降低，特别是外业工作量减小了很多，使我们的测绘技术人员脱离了大量的体力劳动；它机动、高效、少投入的特性是传统测量方法无法比拟的。

2.2 精度保证且分布均匀

低空无人机航空摄影测量方法技术先进，理论科学，经过实例验证其各项目精度指标完全能达到规范要求；航空摄影测量对地物的采集是实时实地的，地物点三维坐标不像常规测量局部需要内业加密，航测的这特性使得测绘产品更贴近实地，精度更均匀、稳定。

2.3 提供全面、直观的成果

低空无人机航空摄影测量可以获得DLG DEM DOM等成果，整个项目区的地理空间信息都得到了清晰反映，基本实现了把项目现场情况搬到办公室，让管理者、决策者人在千里之外，运筹帷幄之中。

3 可行性

低空无人机航空摄影测量技术已成功运用在广西某土地整治项目竣工验收中，该项目集中连片，面积约10平方公里，属丘陵地貌；片源获取是用无人机搭载Canon EOS 5DMarkⅡ相机；用GPSRTK进行像控点测量，布点方法、密度严格按设计要求；空三加密，立体测图，正射影像生成使用武汉航天远景软件；对地形图成果、正射影像成果我们采用GPSRTK实地打点的方法进行检查，随机的、均匀的抽查了489个地物点，平面中误差为0.32米，高程中误差为0.38米，粗差点有16个，未超过5%；从抽查结果来看，不管是平面精度还是高程精度都能达到规范及设计要求。因此在土地整治竣工验收材料中采用低空无人机航空摄影测量所提供的测量成果数据是完全可靠、可行的。

4 结论及建议

实践证明低空无人机航空摄影测量在土地整治项目竣工验收中能快速、高效的提供高精度、全方位、真实可靠的工程量数据及图文资料，让项目的监督管理部门对竣工的土地整治项目是否达到设计要求，是否按质按量完成作出客观合理的判断，维护国家和人民的切身利益；最后希望项目的监督管理部门在今后的土地整治项目竣工验收中多采用低空无人机航空摄影测量这种先进可靠的方法。

[1]王小平，唐剑，郑团结.微型无人数字航空摄影系统的设计与实践[J]测绘技术装备2006，8（1）39-41；

[2]苗红杰，赵文吉，刘先林.数码相机检校和摄影测量的部分问题探讨[J]首都师范大学.学报（自然科学版）2005-3，（36）1：117-120

[3]范承啸，韩俊，熊志军，赵毅.无人机遥感技术现状与应用[J]测绘科学2009，34（5）：214-215；

[4]王聪华.无人飞行器低空遥感影像数据处理方法[J]中国优秀硕士论文2006；

[5]于君明，黄小波.基于数码相机立体像对的物体三维信息快速获取方法[J]测绘学院学报2002，12（19）4：276-279；

[6]王聪华，林宗坚.UAVRS影像空中三角测量实验研究[J]测绘科学2007，32（4）：41-43；

[7]崔红霞，李杰，林宗坚，储美华.非量测数码相机的畸变差检测研究[J]测绘科学2005，30（1）：105-107；

[8]李全海.非量测相机摄影测量的整体平差[J]测绘工程1996-3，（5）1：32-34

[9]汪磊.数字近景摄影测量技术的理论研究与实践[D]郑州：郑州解放军测绘学院2002

[10]刘静宇.航空摄影测量学[M]北京：解放军出版社1995

[11]张祖勋，张剑清.数字摄影测量学[M]武汉：武汉测绘科技大学出版社.120-139

[12]刘先林.测绘学院学术报告[R]2006.5