无人机在大比例尺地形测图中的精度控制

2019-09-26龚平

世界有色金属 2019年15期

龚平

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队，贵州清镇 551400）

目前，无人机在大比例尺地形测图中的应用十分普遍，无人机的应用，有助于测绘部门绘制地形图，并找出地域范围内的矿山资源，从而促进当地经济的发展。但是在应用无人机进行大比例尺地形测图作业时，需要对测图精度进行控制，只有这样，才能保证无人机功能的充分发挥。因此，对无人机在大比例尺地形测图中的精度控制进行研究，具有十分重要的意义。

1 无人机金属矿山地形测图项目概述

1.1 项目概述

为了查明修文大兴村附近的矿产资源，满足1:500地形测量的施工要求，某单位于2018年5月15日进入作业现场，并在6月1日完成了地形测图作业，工作耗时15日。接下来对项目具体情况进行说明：①本次作业的测区面积为5.4km²。②本次测量的目的是查明修文大兴村附近的矿山。③本次测量作业建立了4个GPS控制网点和29个航测像控点。④编辑绘制修文大兴村1:500地形图和三维模型各一份。

1.2 测区概况

本次地形测图项目的地点位于修文县小箐乡收费站北面2km处，地理位置介于东经106°32'26"，北纬26°56'47"区域内。项目所在区域具有良好的交通，且农作物较多，空气状态良好，矿产资源丰富，存在多座具有开采价值的矿山。测区整体规划面积约5.4km²。

1.3 成果规格和主要技术指标执行情况

为保证矿山测图的效果，该单位在测图作业过程中，在遵循相关技术指标的基础上，取得的成果规格具体表现在以下方面：

（1）坐标系统和高程基准。矿山大比例尺地形测图项目所采用的坐标系统为1980年西安坐标系，并遵循1985年国家规定的高程基准。

（2）成图方法。矿山大比例尺地形测图项目采用的无人机类型为大疆精灵4pro无人机，通过无人机的使用，对修文大兴村附近的地形数据进行采集，通过ContexCapture Master进行空三加密以及EPS采编和cass7.0软件的使用，完成数字化制图工作。此外，在进行编辑成图的过程中，还使用了ContexCapture Master进行空三加密以及EPS采编和cass7.0软件，基于无人机航拍所采集的坐标和图片数据，在电脑中生成了三维数字模型，并利用南方测绘地形图软件进行图形编辑[1]。

（3）测图比例尺。矿山大比例尺地形测图项目的测图比例尺高达1:500，测距为1m。

（4）地形图分幅及编号。矿山大比例尺地形测图的成图方式为数字化成图，但尚未对地形图进行分幅处理。

（5）矿山大比例尺地形测图所使用的设备。矿山大比例尺地形测图项目所使用设备包括以下几种：①大疆精灵4pro无人机。这款无人机的续航时间长达20min，其正常航速为15m/S，测图任务完成后，无人机会自动的返航。并且无人机上还携有像素高达2000万的航摄仪。②中海达V30 GPS接收机3台/套。为保证测图项目的效果，测绘单位在项目作业过程中，使用了一套中海达V30 GPS接收机，该接收机在快速静态作业模式下的精度可达±（5mm+2ppm×d），能够满足矿山大比例尺地形测图的需求[2]。

1.4 矿山大比例尺地形测图项目的工作流程

矿山大比例尺地形测图项目的工作流程依次为：①资料收集；②工作准备；③工作安排；④外业采集数据；⑤内业成图；⑥资料汇总；⑦提交成果。

2 无人机在矿山大比例尺地形测图项目中的精度控制措施

（1）工作准备。测绘单位在矿山大比例尺地形测图项目作业前，应该将项目作业要求作为依据，设计作业方案，并制定了生产计划。首先，测绘单位需要对参与作业的人员进行技术培训和安全教育，促使项目作业人员掌握作业技术，了解相关的法律法规，明确作业任务，熟悉操作规程，从而使测图精度得到保证。其次，测绘单位还应组织技术人员，对测图设备进行的维护和检查，并采购测图作业所需的物资。最后，在作业开始前，测绘单位通过查找资料的方式，对测图区域的土地调查资料进行了分析和利用，从而为矿山大比例尺地形测图作业的开展，奠定坚实的基础。

此外，测绘单位还应在测图工作开始之前，准备好测图所使用的设备，主要包括GPS设备、相机和若干张记录纸。然后在野外作业时，还应检查GPS设备的剩余电量、相机的剩余电量、相机的内存空间，在作业完成后，需要及时充电，以保证设备的使用效果。最后是基础控制点资料的收集。测绘单位需要将项目需求作为依据，合理的收集等级控制点，如果控制点与测量要求不符，应该将已有控制点作为基础，对控制点进行加密。

（2）像控点的布设。①像控点布点方式。像控点布设是保障无人机测图精度的重要措施，一般情况下，采用航线两端及中间均隔一或两条航线布设平高点的方法是像控点布设的主要方式。这种布设方式有利于控制成图的精度。②像控点的选点。像控点的选择应该遵循航摄相片影像清晰的原则，同时还要避免所选像控点，对侧相机造成遮挡。在矿山测图时应用无人机测图，所避免将圆山顶、狭窄沟头、以及具有明显高低差的房角作为选点位置。③像控点的测量。在选点结束后还要对像控点进行测量，一般情况下，测量时需要采用GPS RTK方法。像控点测量首先需要校正坐标系，校正方法为将已知控制点坐标输入至电子手簿之中，然后在流动站接收机安装在已知电商，测得准确的坐标数据，然后将已致坐标数据和GPS测量结果所使用的坐标系统数据进行对比，求得参数，掌握二个坐标系的转换关系。最后，对水平残差和垂直残差的数值进行检查，判断其是否满足测量精度要求，参差不得大于2cm。④像控点的拍照。在无人机野外作业时，工作人员应该控制无人机在观测处进行不少于5次的拍照，在这5次拍照中，远照为4次，近照占1次。近照要求摄清天线需要摆放在杆尖落地处，如果1张照片无法准确描述，亦可多拍摄几张。⑤观测记录。在无人机野外作业完成后，需要做好相应的记录，并绘制草图，对刺点处进行准确记录。在绘制草图时，应标明相邻事物的关系，同时还要关联像控点编号和照片编号，避免错误问题的出现。

（3）控制测量。矿山大比例尺地形测图作业中采用了贵州省的CORS系统，并选择了国家E级点的控制点作为起算点。①GPS控制执行情况。在地形测图作业中，测绘单位严格遵守由整体到局部的控制原则，以保证技术的先进性和测图的精确性。此外，测绘单位还按照技术方案，将矿山大比例尺地形测图方式分为了两类，一类是地形控制测量；另一类是无人机航空测量。其中地形控制测量的组成部分包括像控点测量和基本控制点测量。②GPS控制点的编号。测绘单位在测图作业中，将G+作为了GPS点的编号，比如:G1、G2...。矿山大比例尺地形测图作业GPS控制点坐标如表1所示：