Trimble UX-5航空影像系统用于1∶1000地形图的探讨
2014-06-27胡茂林唐相川
胡茂林，唐相川
(中国电力工程顾问集团西南电力设计院，四川成都 610021)
Trimble UX-5航空影像系统用于1∶1000地形图的探讨
胡茂林，唐相川
(中国电力工程顾问集团西南电力设计院，四川成都 610021)
一、引 言
无人机航摄已经大量应用于电力勘测设计中，在小面积地形图测绘、应急工程项目、短距离送电线路项目中，是对传统航拍的有效补充。实践证明传统汽油动力无人机航摄系统具有运输不便、易于损坏、起降场地要求较高、飞行存在安全隐患等缺点。Trimble UX-5系统能有效地解决上述问题，为快速获取小区域的地形测绘资料提供了新的手段，有利于适应目前业主要求方案多、时间紧的情况。本文结合安徽涡北电厂项目的实际生产，对UX-5系统进行了1∶1000地形图成图的测试。
二、Trimble UX-5航空影像系统组成
Trimble UX-5航空影像系统由3部分组成：①任务计划和飞行控制系统(软件)：Trimble Access航空摄影应用软件方便进行飞行任务设计、飞行计划、飞行操控和飞行成果分析；②图像获取系统(硬件)：Trimble UX-5无人机采用电池驱动，搭载SONY NEX5R相机，全自动起降，地面采样间隔达到2.4 cm，飞行安全无污染；③成果处理系统(软件)：TBC(Trimble Business Center)摄影测量模块可全自动处理 UX-5的数据，快速生成数字正射影像(DOM)、数字地面模型(DSM)、点云(point cloud)等成果。该系统具有操作简单、数据处理方便、飞机易于携带、起降场地要求低、飞行无污染、安全、获取成果速度快等优点，技术流程如图1所示。
图1 UX-5快速地形图获取的技术流程
三、UX-5航空影像系统1∶1000成图试验
1.航摄概况
刘店矿北厂址位于安徽省西北部涡阳县，是典型的平原地形。测区内多为麦地，北面有村庄，西南面为刘店矿区。测区分布有铁路、公路、电力线、沟渠等地物，高程约30 m，面积约2 km2。本次航摄选择航高200 m，地面分辨率6.4 cm，航摄时为东风，航线按照南北向设计，旁向和航向重叠度选取推荐的80%，单航线39张照片，18条航线，共获得相片701张，耗时38 min。照片分辨率为4912像素×3264像素，像元大小4.8 μm。曝光时间为1/2000 s，感光度ISO500，成像清晰。飞机在麦地中弹射起飞，自动飞到设计航高和路线起点；飞完设定的区域后，自动盘旋下降，并按照设定的位置采用机腹着陆方式着陆。无人机航飞时长30 min，飞机轨迹如图2所示。
图2 飞行轨迹图
2.航测外业
1)外控点布设：航摄前在测区的四角和中心布设了标靶，在航飞的同时使用GPS RTK测量了标靶的坐标作为像控点。为对成品的精度进行评定，使用GPS RTK测量了60个平面检查点，204个高程检查点。检查点在测区内均匀分布。
2)现场调绘：使用拼接好的数字正射影像调绘电力线走向、房屋属性等。
3.TBC处理
使用TBC 3.10摄影测量模块对航摄数据进行处理，导入原始像片和飞行轨迹文件后，即可进行连接点平差；导入像控点数据后，即可进行像控点刺点(非立体量测)和控制点平差，平差完成后形成平差报告；最后一键生成数字正射影像、点云和数字表面模型。
4.数字化DLG
利用TBC生成的数字正射影像，调入CASS成图软件，使用数化功能配合调绘片绘制平面图。
5.提取高程数据
使用软件，调入TBC生成的数字表面模型和Global Mapper数字正射影像，设定采样间隔，自动提取高程点，再输入CASS形成地形点数据，生成等高线。关键的地形点采用手工提取。
6.图面整饰
在CASS中修正不正确的高程点和等高线，添加文字注记，形成成品地形图。
四、精度统计
按照平面检查点的点位说明从数字正射影像上提取点位坐标，输入到电子表格中进行平面坐标比较。有效检查点共57个，最大点位误差0.637 m，最小点位误差 0.003 m，点位中误差 0.23 m，满足1∶1000地形图平面精度要求。误差统计如图3所示。
图3 平面检查点误差统计图(Δ＝0.6 m)
按照高程检查点的坐标从数字表面模型上提取高程数据，输入到电子表格进行高程比较。有效检查点共203个，最大高程差0.72 m，最小高程差0 m，高程中误差0.22 m，且高程差符合标准正态分布，如图4、图5所示。
图4 高程误差分布曲线
图5 高程检查点误差统计图(Δ＝0.25 m)
五、结束语
利用Trimble UX-5系统可以方便地对测区进行航摄，快速完成数据处理，生成数字正射影像、点云和数字地面模型；使用矢量化软件和DEM分析软件，可以快速得到满足精度要求的1∶1000地形图。
(本专栏由天宝测量部和本刊编辑部共同主办)
