无人机在大比例尺地形图测绘中的应用

2018-01-30姜慧丽

智富时代 2018年10期

姜慧丽

【摘要】小型无人机航测技术将测绘工作引向了一个新的方向，它具有生产作业方式快捷、设计成本低、操作灵活简单、环境适应性强、影像分辨率高等特点，在小范围信息快速获取方面有着巨大优势。本文重点对利用无人机获取航空影像并进行大比例尺测图进行探讨，希望能够使大比例尺测图工作得到有效优化。

【关键词】无人机；航测；大比例尺地形图

一、无人机航空摄影测量的特点

无人机具有灵活机动的特点，能够在恶劣天气下直接获取航空影像，受气候和空中管制的影响不大。无人机不受云层遮挡限制可获取比普通航摄和卫星光学遥感更高分辨率的影像数据。

无人机在轻雾天、阴天也可以获取合格的影像，可以将大部分繁重的野外工作转入内业处理，既提高作业的效率和精度，同时能减轻劳动强度，降低作业成本。[1]

二、大比例尺测图中无人机的应用

2.1工程实况。

以某航测工程为例，测区面积约5km2，测区最高海拔60米，最低海拔42米，地势起伏小，以村庄和耕地为主要地形。

2.2航飞基本要求

按照航空摄影的一般规定，航飞的航向重叠度为60%，最小不得小于53%；旁向重叠度为30%，最小不得小于15%。[2]

2.3基本流程

2.3.1像片控制测量

2.3.1.1像控点布点方案

本次航摄选择非全野外布点方案，布设的所有控制点均为平高点，既测定平面坐标也测定高程坐标。本次作业在测区地面布标28个，选取其中10个均匀分布的作为空三加密的控制点，剩余18个点为检查点。

布设像控点之前要做好准备工作，通过外业踏勘检查航测区域的测区情况，来决定选点方案。选点时尽量选择平整水平的地方，不要选在有高度差的位置上；选点时应做好点之记，与内页人员沟通好，点位不能测中心位置，刺点时选在地物边角处；选点时尽量选择地面上的标志来做像控点，例如清晰的斑马线，人行道等。

2.3.1.2像控点测量

测区采用GPS-RTK的方法进行测量。测量时气泡居中或者用三角支撑杆固定，认真核对所测像控点方位及对应点号，点之记拍照时应拍摄一张清晰大图，再拍摄一张周围环境的全面图。在测量像控点时注意设置好对应的仪器天线类型和天线高。

2.3.2航测数据的获取

本次影像数据获取选择在风速较低、可见度较高的天气进行航测作业，所获取影像的各项技术指标都满足设计要求，有效照片数为102张。其中局部航片按1：1放大，地面标示为0.4m。

2.3.3影像的预处理

无人机相机是普通的数码相机，镜头容易产生畸变从而导致影像的形状发生非透视畸变。

无人机航摄姿态不稳定，基于灰度的相关关系数匹配失效只能通过重叠度增大，增加观测值个数来增加解算的可靠性。由于基高比变小，导致空中三角很不稳定，降低了解算的稳定性。[3]

由于以上种种原因无人机影像获取后需要进行预处理。首先对相机进行标定。然后根据kappa角的变化划分航带，自动去掉航带之间转向部分影像，自动生成航带。最后基于特征匹配，并通过粗差的剔除来过滤错误匹配。

2.3.4空三加密及精度检查

2.3.4.1资料准备

（1）预处理后的影像（2）相机文件（3）控制点文件（4）控制点点位图（5）航飞示意图[4]

2.3.4.2加密流程

使用DatMatrix2.0软件根据规范要求进行加密。DatMatrix利用少量地面控制点来计算测区中所有影像的外方位元素和所有加密点的地面坐标，并自动完成内定向、选取加密点、转刺加密点、相对定向、模型连接和生成整个测区像点网等，最后集成PATB光束法区域网平差软件对整个测区数据进行平差计算[5]。具体流程如下[5]

2.3.4.3精度检查

在数据采集之前对空三模型进行精度检查是非常有必要的。主要是通过控制点、检查点、加密点导入到Mapmatrix4.2中与最终的空三模型进行套合，经检查套合情况良好，航向及旁向模型间接边平面精度均优于±15cm，高程精度可满足0.5米等高距。

2.3.5DLG生产

2.3.5.1立体测图

采用航天远景Mapmatrix4.2制作立体像对，进行内业的立体采编。为了提高采集过程中相对刷新速率在采集数据之前对立体相对采集核线的立体相对。在采集前，要确定每个模型可采集矢量的最优范围，最好在控制点以内。[6]

采集时分类输入采集码进行采集，采集顺序为：交通-水系-居民地-工矿-植被-地貌土质-管线。

2.3.4.2外业调绘

通过内业立体采集形成初步DLG成果后，通过外业调绘，补测被遮挡地物并调绘内业无法判读属性的地物以及屋檐更正、电杆连线等。

2.3.6DEM生产

为了提高数据精度通过在前期采集的DLG数据中提取等高线、高程点、水压线等特征点、线构建TIN网生成DEM数据。

2.3.7DOM生产

使用易拼图V1.1在加密成果基础上把影像数据通过镶嵌、匀色等操作，在接边满足精度后选择镶嵌线进行镶嵌处理，最后根据实际要求生成若干幅正射影像图。