eBee无人机航测地形图提高高程精度作业方法研究

2017-08-02李国辉段付婷秦文静张彦辉

资源导刊(信息化测绘) 2017年7期

关键词：航空摄影测区外业

李国辉段付婷秦文静张彦辉

（1.河南宇航勘测规划有限公司，河南郑州 450005；2.河南省地图院，河南郑州 450008 ）

eBee无人机航测地形图提高高程精度作业方法研究

李国辉1段付婷1秦文静2张彦辉1

（1.河南宇航勘测规划有限公司，河南郑州 450005；2.河南省地图院，河南郑州 450008 ）

由于航空摄影测量的高程精度普遍较低，很难达到城市测量等规范的技术要求，通过采用2代eBee航测无人机，进行像控点的布设方法的选择和航摄时旁向和航向重叠率的调整等实验。采用eBee航测无人机自带的空三加密专业软件进行数据处理后，经过地形地物的数据采集，绘制成DLG数字线划图，与全野外实测特征点质量检查对比，论证了采用eBee航测无人机进行大比例尺地形图测绘，作业方法得当，高程精度完全可以达到1∶500至1∶2000等地形图的精度要求。

高程精度；无人机；航测；空三加密；作业方法

1 概述

近年来，伴随着无人机技术突飞猛进的发展，国内外利用无人机技术进行低空摄影测量成为一项新型航空遥感技术，在大比例尺地形测绘、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。利用无人机开展测绘工作有着机动灵活、快速响应、低成本、效率高的特点和优势。同时，平面和高程精度已经可以达到相应规范的技术要求。传统的航空摄影测量方法，测绘大比例尺地形图平面可以满足规范要求，但是高程精度很难达到规范要求，因此，以往的大比例尺航测地形图上的地貌及高程点还是采用全外业实测的方法来解决，在实际工作中只是减少了地物测绘的工作量，地貌测绘的工作还要靠大量的野外采集作业来完成。为了减轻野外地形测绘的劳动强度，提高作业效率，国内外厂商研发了多种无人机航测的硬件设备及软件。比较突出的有瑞士无人机制造商senseFly生产的eBee测量无人机及配套的空三加密软件，较好地解决了航测地形图高程精度偏低达不到规范要求的问题。

公司在2013年引进瑞士2代eBee专业测量无人机后，主要用于制作DOM、DEM和1∶500至1∶2000等大比例尺DLG数字线划图。本文从生产案例出发，以目前的无人机航测技术为主线，对大比例尺地形图生产过程中的一些特殊问题进行了分析研究和解决，为今后在eBee无人机大比例尺航测生产过程中提高高程精度积累了一定的作业经验。

2 无人机大比例尺地形测绘的作业方案

2.1 项目的作业依据

本项目依据国家《低空数字航空摄影规范》（CH/ Z 3005―2010）、《1∶500 1∶1000 1∶2000地形图航空摄影测量外业规范》（GB/T7931―2008）、《低空数字航空摄影测量内业规范》（CH/Z 3003―2010）、和《城市测量规范》（ GJJ/T 8―2011）等。

2.2 eBee无人机航测作业流程

图1 eBee无人机航测作业流程图

2.3 无人机航空摄影

林州市1∶1000河道地形测量和新郑市古长城测区选用eBee无人机航空摄影各获取一套真彩色影像，航摄面积分别为林州市河道测绘33 km2，新郑市古长城测区3.6 k m2。航摄仪采用SONY专业数字相机，1600万像素，正射影像解析度最高可达3 c m，DEM解析度可达5 c m。

2.4 无人机航空摄影区划分及影像重叠设置

林州市和新郑市两个测区的无人机航摄都是分多个架次进行，由GPS领航数据计算相对飞行高度。飞行质量和影像良好，影像清晰度较好，照片色彩均匀，饱和度良好，能够表达真实的地物信息，可以满足1∶1000成图要求。

对航摄飞行质量的要求，航向重叠度为75%，旁向重叠一般为65%，旋偏角一般控制在12度以下。并对像片倾角进行设置和检查。

2.5 像片控制测量

2.5.1 像控点精度要求

像控点的平面、高程精度要求均参照《1∶500 1∶1000 1∶2000地形图航空摄影测量外业规范》的相关规定。像片控制点：平面中误差不超过地物点中误差的1/5，高程中误差不超过基本等高距的1/10［1］。

2.5.2 像控点布点方案

这两个项目是基于公司2013年eBee航测无人机引进后，多次进行航测试验，完成的两个无人机航测项目，因此布点方案也参考了试验结果，最终布点方案确定为500m间距的区域网布点，全部布设为平高点。

2.5.3 像控点布设与测量

控制测量，首先对测区内收集到的已知控制点进行完好情况检核；为满足后续像控测量要求，观测WGS84坐标，并求解国家80坐标转换七参数。航拍前先采用白色十字靶标布设像控点，500 m左右间距均匀布设。测量采用GPS实时动态定位（RTK）的方法布设好后现场进行测量。为了保证精度，固定解在3cm以内时记录数据，每个点重复测量两次取平均值为像控点测量成果。

2.6 空中三角测量

本项目采用Postflight Terra 3D-EB专业摄影测量软件进行空三加密，根据导入的航飞姿态数据及影像数据和像控点的80坐标数据进行人工匹配，匹配完成后在本地处理中勾选处理未畸变影像选项，点击开始就进行空三加密自动处理模式，空三加密处理完成后，Postflight Terra 3D-EB软件可以自动导出质量报告，质量报告主要检查区域网空三加密的误差和航摄数字相机的自检校误差等技术参数。

2.7 地形图测绘

林州和新郑两个测区分别在空三完成后，利用三维点云数据成果进行高程数据采集，利用数字正射影像进行平面地形地物的数据采集，考虑到1∶1000地形图高程精度的可靠性，我们对内业采集测绘的DLG数字线划图进行外业检查及对比，高程特征点林州测区检查了5361个，高程中误差0.08 m。新郑测区检查了186个点，高程中误差0.078m。

2.8 项目精度报告

根据1∶1000地形图的精度要求，对测绘产品检查时进行了高程精度的统计，其中林州测区检查统计了23幅图，新郑测区检查了8幅图。两个测区高程误差最大为0.187 m，最小为0.001 m，通过两个测区的试验可以看出高程中误差都符合城市测量规范的要求。从统计的结果看，高程粗差率为4.3%。平面精度一般可以达到，因此没有做平面精度检测与统计。