无人机制作1∶500线划图的技术与应用

杨 新 国

(陕西铁道工程勘察有限公司，陕西 宝鸡 721001)



无人机制作1∶500线划图的技术与应用

杨 新 国

(陕西铁道工程勘察有限公司，陕西 宝鸡 721001)

根据拓普康天狼星无人机的特点和性能，说明了该机型制作1∶500线划图的流程及成图质量控制要点，并以该无人机在宝兰客运专线宝鸡冯家塬制作大比例尺地形图测试，验证了采用无人机制作大比例地形图的可行性和可靠性。

无人机，地形图，成图质量

0 引言

随着测绘科技的发展，测量手段日新月异，传统的人工智能化数字测图技术逐渐跟不上时代的节奏，无人机航测制图技术日趋发展成熟，逐渐取代传统的低效率的人工测图作业方式。拓普康天狼星无人机航测遥感作为一种新型的低空遥感监测技术，作为高空卫星遥感数据、中低空普通航空遥感的有效补充，具有响应速度快、精细度高、使用成本低、操作培训简便的技术特点，在多云多雾、影像获取困难、人力难以到达等地区应用，具有明显的可操作性优势。为了证明该型无人机的成图质量，本项目选取了宝兰客运专线约1 km2进行1∶500地形图制作，分析该无人机航摄成图成果的可靠性。

1 拓普康天狼星无人机介绍

拓普康天狼星无人机由美国拓普康定位系统公司(简称TPS)联合德国玛芬奇MAVINCI共同研发并生产，结合玛芬奇在无人机飞行平台专业的研发团队，在全球无人机飞控系统设计方面多年的领先技术优势，率先推出了全球第一台内置RTK实时测量的无人机航空摄影平台，颠覆了传统航测大量布设地面控制点的作业流程，在无人机航空摄影测量领域，引起广泛关注，得到高度好评。

1.1 系统组成

该系统高度集成，一体化程度高度融合，主要由系统硬件设备、影像处理系统、信息分析系统、业务运行保障系统等组成。

1)系统硬件设备：无人机飞行平台、飞行控制系统、地面监控系统、发射与回收系统；遥感任务设备、任务设备稳定装置、影像位置和姿态采集系统等。

2)影像处理系统：影像数据快速检查、纠正、拼接；DOM，DEM，DLG生产等。

3)信息分析系统：信息提取、信息分析、报告自动生成、数据管理与检索等。

4)业务运行保障系统：野外装备、技术标准、技术规范、与各领域业务运行相结合的软件开发和技术流程制定。

1.2 设备构造

拓普康天狼星无人机结构见图1。

1.3 航摄遥感作业基本流程

航摄作业基本流程：1)技术准备；2)场地选择；3)设备检查；4)飞行操控；5)飞行质量检查；6)资料整理；7)成果移交。

1.4 主要技术指标

1)影像分辨率：可达到1.7 cm；2)成图精度：比例尺1∶500，1∶1 000，1∶2 000；3)监测效率：2 km2/h～5 km2/h(影像分辨率5 cm时)；4)无人机续航时间：55 min；5)飞行高度：0 m～750 m可调；6)巡航速度：65 km/h；7)起飞方式：手抛式；8)降落方式：自动滑行、自动辅助、手动；9)主机内置100 Hz GPS(无须外业刺点工作);10)可以自由设定获取高精度点云数据，进行三维建模。

2 拓普康天狼星无人机制作1∶500线划图测试

2.1 摄区概况

航测区域位于宝兰(宝鸡至兰州)客运专线宝鸡市渭滨区冯家塬村，线路长度约2 km，东经107°09′24″～107°10′06″，北纬34°20′22″～34°19′26″，测图范围为设计线路中线两侧各250 m，区域内有5个高等级的控制点，平均分布在摄区内。测试区域地形涵盖平原、居民地、山地、植被密集区，具有代表性，本项目先采用GPS-RTK和全站仪相结合的方式，对整个测试区域采用人工智能化数字成图方式制作1∶500线划图作为无人机制图的检核数据。本次人工制图成图精度高，可靠性强，可以作为检核数据。

2.2 测试执行情况

本项目分一个架次完成无人机飞行相对航高约为150 m，分为4个航带，共拍摄2 100张相片，全程用时40 min。

2.3 成果比对与分析

测试结束后一个星期提供本次测试所有成果，针对所提供成果，依据TB 10101—2009铁路工程测量规范，对1∶500地形图成果分别从点位精度、高程精度及横断面精度三方面分地形、特征点类别与人工测绘成果进行了抽样比对，抽样点覆盖整个测区。各项限差规定值见表1，表2。

1)地物点点位精度检查见表3。

由表3可知三类地物点抽样合格率为100%。

表1 地物点在图上的点位中误差 mm

表2 高程注记点和等高线的高程中误差 m

表3 地物点点位精度检查统计表

2)点位高程精度检查见表4。

表4 高程注记点相对于邻近图根点的高程中误差检测统计表

由表4可知，平地、道路地区均无遮挡，高程中误差满足Ⅰ类地形高程中误差限差；麦田地区由于小麦密集，遮挡严重，处理时未考虑小麦高度，大部分检查点均高出实测高程值0.5 m，故高程中误差超限。

3 测试结论

1)该款无人机性能比较稳定，起飞和降落都安全平稳，操作简便。内置RTK支持GPS+GLONASS双频双星，无需进行航测外控及空三加密，这是该款无人机的一个亮点。

2)该款无人机标准配套软件主要包含MAVinciDesktop飞行计划软件和PhotoScanPro影像后处理软件。通过上述配套软件，用户可以一键式后处理接口直接得到正射影像DOM、数字高程模型DEM和点云3种不同类型的生产成果。在此基础上，用户根据不同需求选择多种数据加工和编辑平台，实现虚拟测量、体积量算、生成等高线、DLG编辑等不同功能。

3)在无遮挡区域平面和高程可满足1∶500比例尺地形图精度要求；针对植被覆盖区域仍需进行现场调绘、实测特征点对成果进行修正可以达到相应精度指标要求，可以用于生产。

[1] 徐绍辁，张华海，杨志强，等.GPS测量原理及应用(修订版)[M].武汉：武汉大学出版社，2003.

[2] TB 10050—2010,铁路工程摄影测量规范[S].

[3] 徐亚明.摄影测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2005.

The technology and application of unmanned aerial system to make 1∶500 DLG

Yang Xinguo

(ShaanxiRailwayEngineeringInvestigationLimitedCompany,Baoji721001,China)

According to the characteristics and performance of TOPCON Sirius UAV, this paper illustrated the process and quality control key points of the model production of 1∶500 DLG, and taking the UAV production of large scale topographic map test in Fengjiayuan of Bao-Lan passenger line, verified the feasibility and reliability of using UAV production of large scale topographic map.

UAV, topographic map, mapping quality

1009-6825(2016)27-0195-02

2016-07-10

杨新国(1984- )，男，工程师

TU198

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