无人机测量技术在大比例尺地形测图中的应用

刘德强 吴光星

摘 要：随着现代经济的快速发展，近年来西南复杂地区大面积测绘越来越多，此类工程长度较长、规模较大，且工期要求紧，使用基础的常规测量技术进行大比例地形勘察设计测绘时由于消耗人力物力巨大、地形复杂地区难以测量，工期也较长，容易延误工期，并且作业成本较高，在随着近些年新型空间信息技术的快速发展，特别是无人机测量技术的发展，为大比例尺地形测图提供了先进的技术支撑。

關键词：大比例尺;无人机;测图;质量评价

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）07-0137-02

无人机是一种全新的测量技术，能应用在不同的领域，同时也在测图实际工程中发挥了越来越大的作用。无人机测量系统是以无人机作为遥感平台，飞机携带相机沿飞行线（或条带）获取垂直航空像片，在进行航空立体成像时，进行航线设计的过程中需要按照设计航线进行自动航空摄影，无人机摄影测量具有灵活机动的特点，受气候影响较小，起降十分方便，操作简单成本低廉，同时获取影像分辨率高，测图精度高可达1：500。

1 实际工程简介

选取的测区地形主要为丘陵及山地，海拔较高，典型的亚热带季风湿润气候，境内四季雨量充沛、气候宜人。地处秦岭支脉大巴山南麓，喀斯特地貌，复杂多样，境内地形地势起伏高差较大，北高南低，地势最低在海拔在500m左右，最高在海拔1900m左右，由于测区地处山区，受到交通不便利等因素影响，对测量工作造成会有一定的影响。为了确保本次测量工作的效率以及准确性，本次测量采用无人机测量技术，采用高分辨率相机进行航摄，航线航片布设采取区块航摄，力争真实反映该测量区域的地形特征，保证测量结果的准确性。

2 无人机测量技术的运用

2.1 生产技术流程

本测区DOM、DLG产品航测成果主要包括影像资料收集与预处理、像片控制测量、空三加密、立体采集、DLG制作、DOM制作等系列的环节，详见图1所示。

2.2 像片控制测量

像控点的布设应符合GB/T 7931—2008《1：500，1：1000，1：2000地形图航空摄影测量外业规范》中的航片区域网布点的规定要求，区域网之间的像控点应尽量选择在上、下航线的重叠的中间，相邻区域网尽量公用。区域网的大小和像片控制点间的跨度主要依据成图精度、航摄资料条件以及对系统误差的处理等因素确定。由于数码影像的特殊情况，相片较窄，区域网划分时不超过8条航线，航向跨度不得大于33条基线。使用GNSS静态测量技术及GNSS-RTK动态差分技术手段进行像片控制点的实地采集，量测其平面和高程坐标，不再分别布设高程点和平面点，一律认定为平高点。在不影响模型连接的前提下，像主点落水时仍可按正常航线布设连接点。当定向点的标准点位置附近落水时，离开方位线4cm以外的航向三片重叠选不出连接点，落水像对按全野外布设连接点。同时在进行全野外布点时，应最大限度地控制测绘面积，在制作正射影像时，要求在每个立体像对测绘面积的四个角上各布设一个平高点。

2.3 空三加密

项目采用GodWork软件进行空三加密。共划分为6个平差区。在GodWork全数字摄影测量工作站上直接导入控制点成果和数码像机参数，通过自动匹配影像生成匹配点，部分区域需要进行人为手工添加匹配点。在像片上量测外业控制点后，通过光束法区域网平差后，输出加密成果。空三加密后，提交后工序使用的加密成果应能确保恢复立体模型。

2.4 内业生产

内业生产主要是包括DOM的采集以及DLG的生产，基于航片拍摄的影像数据构建不规则三角网（TIN）并进行格网点高程内插，可快速生成所需的1：2000比例尺数字高程模型（DEM）。利用DEM和处理后的航迹线数据，利用摄影测量相关软件，可快速生成工程区域的高分辨率数字正射影像（DOM）。采集建筑物、陡坎、道路、植被、水系等地物矢量元素，并对生成的等高线和高程注记点进行编辑，结合外业调绘资料，实现1：2000比例尺数字线划图（DLG）的生产。具体过程如下：

DOM：测区空三加密完成后，采用EOS模块完成密集匹配，生成过程DEM，并完成DEM立体编辑，生成用于正射纠正的DEM数据。然后完成影像匀光和数字微分纠正，最终进行DOM测区拼接，匀光等处理。项目DOM采用数码航摄影像制作，影像地面分辨率为0.16米。DOM成果纹理清晰，影像反差适中、色调基本一致，接边情况良好。图幅裁切以标准图廓为最小范围。数字正射影像图（DOM）提交*.TIF、*.TFW、图廓整饰文件*.DWG，数据正确，原始航摄影像存在局部色彩对比度过大现象，后期生产时通过PhotoShop软件做最佳处理。

DLG：DLG数据采集原则：内业定位，外业定性，新增地物需要外业实测，各类要素按实际情况采集，原则上不进行避让。兼顾地形图制图要求，为了使地形图图面清晰，在精度允许范围内，按照“次要地物避让重要地物”的原则进行避让。内业过程直接导入空三加密成果恢复立体模型，采集前需检查定向精度。当定向精度满足限差要求时方可进行采集作业。1：2000地形图采集应做到测绘地物、地貌元素无错漏、不变形、不移位。立体采集以定位为主，同时用适当的符号表示立体下识别的地物，对模型不清的构（建）筑物（如房角、电杆等）无法准确定位时，务必在相应位置上作“A”标记，以便外业实测。同时DLG要求按全要素表示，不同类要素可压盖，不断开;等高线、高程点应保留三维信息;采用统一的南方CASS7.0的符号库、线型库;图形、代码接边应确保无误。

2.5 野外补测与调绘

为保证成图精度，不仅要对图上出现的错误进行修正，同时对于成图结果要进行严格的检查，进而对成图结果存在的问题进行修改。调绘的工作底图为经过数字化作业的1：2000地形图，同时影像图进行补充。结合测区的实际情况，对以下几点进行了着重调绘及补测：

（1）调绘过程中对室内影像判别与实地有差异的地方应进行补测，并在图上进行修改。图式符号使用恰当，各种注记符号正确，保证相对位置精准。（2）对于在图上无法识别的独立地物（建筑物、风水树、地下管線等）可利用全站仪或RTK进行补测，以反映出周边与建筑物之间的相对关系。（3）植被的测绘按其经济价值和面积大小适当取舍。（4）各类地理名称和工矿企业名称、植被名称、桥头、隧道口等现有的名称准确标注。（5）测区范围内的道路按规范、图式要求注记等级和建筑材料。（6）对于地形图的文字注记，使用统一字体，字体大小按《地形图图式》GB/T20257.1-2007国家标准，注记大小，文字宽高比0.8，一般不另行改动和变更。统一大面积的地物符号填充间距，高程点注记小数点后1位。（7）提交地形图时，需展绘控制点。（8）其它地物的调绘参照规范、图式执行。

2.6 质量检查与评价

2.6.1 质量检查

外业、内业作业员对所做的所有成果均做全面检查，修改之后作业员之间进行互查。作业组长对出现的普遍问题及时反馈和纠正。分组质检部门对各作业组所提交的成果成图进行100%的外业、内业检查。以作业分组为单位，对各作业组所提交的成果成图进行100%的外业、内业检查。分组的检查主要是对生产部门生产的成果成图，进行统一性为目的的检查，对表示不一致和带有倾向性的问题进行了统一的修正。质检科对该批次产品的生产进行全过程监控，对成果进行了20%抽检，对生产过程中的产品和作业方法进行监控，对出现的各类影响成果质量的问题进行统一和修正。

2.6.2 质量评价

（1）像控点的选刺位置良好，点位说明正确。各类像控点的数学精度均在限差内。加密成果符合设计要求，未出现精度超限的情况。（2）地物、地貌表示及符号运用正确，能较好地反映测区的地理特征;主要地物、地貌没有发现遗漏和错绘现象，各类符号的尺寸符合要求。（3）高程注记点的位置能反映地形特征，点位密度符合要求，注记点的施测方法符合要求。（4）数字地面高程模型符合实地地形起伏。（5）成果的数据格式符合设计要求，图面清晰美观，图边结合情况良好，没有发现主要地物不接和漏接。

3 结语

总之，无人机测量技术作为一种全新的测量技术，能够带来更多的实际应用。通过实践证明，能够完全满足测图的精度要求，同时也能够大大的提高作业效率。随着无人机的快速发展，以及具有巨大的应用背景，它能够在越来越多的应用中发挥出更大的作用。

参考文献

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