无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用探讨

2017-09-03王磊

福建质量管理 2017年8期

关键词：空三航空摄影控制点

王磊

(汉中市测绘院陕西汉中 723001)

无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用探讨

王磊

(汉中市测绘院陕西汉中 723001)

无人机航空摄影测量技术是在传统航空数字测量技术基础上所进化衍生的新技术类型，它对测绘资料的需求更高，而且运用到了更为先进的航空遥感影像获取系统。本文简要分析了该无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的各项技术应用，并加以实际工程例证。

无人机航空摄影测量技术；地形测绘；空中三角测量；工程应用

无人机航空摄影测量技术是多种先进技术的有机融合过程，它所表现出的优势多样，且整机重量轻、体积小、反应速度快、精度高并能够实现低空飞行。近年来，该技术已经被应用于城市规划建设当中，可以达到至少1:1000的数字摄影测量精度，为地区交通事业建设与土地规划带来便利。

一、无人机航空摄影测量技术在地形测绘中的应用分析

无人机航空摄影测量技术在地形测绘应用中涉及多项分支技术，例如像控点布置技术和空中三角测量技术，下文将对这两种技术展开分析解读。

(一)像控点布设技术分析

像控点布设技术流程复杂，大体上分为两步：区域网布点以及像片控制点测量。区域网布点主要基于平高点技术来展开区域网络布设，它的航线方向跨度大(拥有至少4条基线)，而在某些山区等偏僻地区则要布设6条以上基线，并同时设置旁向跨度基线(至少2条)。如果是在不规则区域进行区域网布点则要在凹凸拐角位置增加布设平高点。

另外是像片控制点测量，它采用了D、E两级GPS控制点作为初始起算点与检测点，再配合R8GNSS接收机与控制手账在接入网络的情况下与GPS-RTK系统相互连接，进而实现基于网络RTK技术的像控点精确测量。一般来说，整个测区都要设置平高点，并遵循以下5点内容：

第一，要将网络RTK测量流动站布设在CORS网络有效服务区域范围内，实施数据与服务控制中心通讯。

第二，通过测量手账来设置流动站位置，保持当地坐标参数的顺利转换，同时有效控制平面与高程的收敛精度，基于此来设置参考站通讯内容。

第三，要保证RTK测量流动站观测条件始终良好，而且在观测前应该对仪器进行初始化设置，以求得固定解。如果仪器长期无法得到固定解，则要主动断开通信链路，重复进行初始化事项。一般要保证站内每次观测作业都要达到3次以上，且每次观测作业开始及结束前后都要对已知控制点进行检核，保证检测结果精确无误。

第四，一般情况下RTK的平面控制点测量平面坐标转换残差都要控制在1.5cm范围内，其限差也要控制在±2.5cm范围内。

第五，对测量手账进行控制点设置，保证单次观测平面收敛精度要≤±2.5cm，而高程收敛精度≤±3.5cm。

(二)空三加密技术分析

空三加密就是空中三角测量技术，该技术要经历精确选点与测量工作流程。首先要进行空三加密精确选点，主要基于4步展开。

首先要保证点位距离像片标志在1mm以上；其次如果是林区空三加密点选点则要保证在林间空地明显点上选点；第三如果是平原到山地、高山的过渡段则则要在地形变换交界位置多布设2～3个加密点，相应增加点位距离像片对应点；最后在自由边位置则要考虑将空三加密点设置在测绘范围的空三加密点布点测量范围以外。

在空三加密的空中三角测量方面，主要采用inpho软件来展开以下测量工作流程：

工作准备——内定向——相对定向——绝对定向——上报测量结果

要始终保证空三测量加密中所有控制点都能满足测量精确度要求。例如内定向方面就要合理配合焦距、像素大小、行数、列数、像素值参考位置等等进行精确测量，这里就利用到了无人机航空摄影仪器的技术优势，通过它所提供的鉴定资料与监测数据来进行内定向。在测量中也要保证相对定向精度在指定范围内，如果是特别困难地区其精度范围要扩大0.5倍左右，如表1[1]。

表1 无人机航空摄影测量的相对定向精度技术要求

二、工程案例分析

(一)工程项目概述

某工程项目为城市二级高速公路，全路段长度100km，要针对它进行地形测绘。该公路路段整体地势平坦，整体表现为顺直平缓，所采用的是沥青混凝土路面路基结构。该工程为了不影响高速公路日常常规运营，特别选择了1:2000完成比例的带状地形图测量方法，参考《城市测量规范》与《全球定位系统城市测量技术规程》来对产品质量进行测绘验收。该工程将地形测绘等高距设置为3m，并采用了国家级坐标系统与高程系统定位技术与无人机航空摄影测量技术。

(二)工程中对空三加密的测量分析过程

该工程对空三加密的测量分析过程主要分为3步：首先是做好数据准备工作，保证所有原始数据格式都以jpg格式呈现，并校对无人机航摄仪相关数据文件、相机焦距、相机像主点坐标、像元大小等等进行校验确定。再一点，就是明确航拍POS数据及控制点坐标文件数据，保证无人机航线与空三加密技术进程有效结合。

其次该工程对畸变差问题进行了校正，传统中无人机航摄仪所采用的是非测量相机，其畸变差相对较大，容易导致所拍摄数码相片存在边缘畸变问题。而该工程所采用的相机具有影像校正功能，它所采用的是VzLowCor，可以对航摄过程中的主点偏移、畸变等问题进行修正。

第三要获得成果，在无人机航空摄影测量的地形自动相对定向操作中，要保证相对定向点满足像片数量要求(>900个)，却要符合它们分配的合理性要求。而且在区域网平差解算过程中，也要基于PAT-B光束法平差软件来实现对空三加密的进一步测量输出，确保测图工程文件高质量，达到空三加密文件有效归档存储的最终目的[2]。