数字测图一体化课程改革之成果更新

摘 要  数字测图一体化课程改革成果已经应用到日常教学过程中，只有在实际应用过程中才能发现问题，才能不断改善课程标准并开展日常教学很有必要性。新知识新技术应该应用到日常教学过程中。无人机作为一项新兴技术，理应加到新的课程标准中。无人机倾斜摄影三维建模进行数字线划图生产已经成为大范围、高精度、高清晰、高效率的数据采集，直观反映地物的外观、位置、高度等属性，已经成为测绘领域新的生产流程。本文主要从无人机数据获取、无人机内业数据处理两方面讲解无人机在倾斜摄影中的应用。

关键词  无人机;倾斜摄影;地形图测绘;教学改革

中图分类号： P231;P217 文献标识码： A

1 一体化教学应

数字测图一体化教学改革的校本教材、一体化教案、一体化学生指导手册已经用于高职工程测量1608班的日常教学中，但在运行过程中发现存在有些问题，将应用型本科测绘工程1601班的课程标准做了一定修改。具体对比如下：

修改原因如下：

（1）在原课程标准中是按工作流程设计项目的，在应用中发现学生对数字测图没有概念，所谓的技术设计只能是纸上谈兵，将本项目删掉。

（2）目前大部分测量单位在测图时使用RTK，在数字测图发展的今天，应该在教学过程中加以讲解。

（3）数字测图成果质量评定与技术总结作为数字测图的最后一个环节应该讲解，但这部分内容较为枯燥，实用性不强，加之无人机近年来在数字测图领域的应用越来越广，作为应用型本科测绘工程的学生应加以讲解，设计了两周12课时的知识介绍了一下测图的方法。本文介绍如何使用消费型无人机进行1：500测量校园地形图的方法。

2 无人机倾斜摄影测量概况

无人机是无人驾驶飞机的简称，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，主流有固定翼无人机和旋翼无人机。无人机起初作为军事侦察的利器，在海湾战争以后发挥了重要作用。目前无人机测图已经在包括测绘等多个领域得到广泛应用。

航空摄影是指利用航空器上安置专用航空摄影仪，从空中对地面或空中目标所进行的摄影方式。按摄影目标和方向的不同，可划分为垂直摄影、倾斜摄影和对空摄影。

无人机倾斜摄影技术是国际摄影测量领域近十几年发展起来的一项高新技术，该技术通过从一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像，获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理。它不仅能够真实地反映地物情况，高精度地获取物方纹理信息，还可通过先进的定位、融合、建模等技术，生成真实的三维地物模型。

3 无人机倾斜摄影研究区域

项目7无人机数据采集主要以包头铁道职业技术学院职教园区新校区给学生讲解无人机倾斜摄影数字测图的流程，测区主要有一座行政楼、两座教学楼、道路及其附属物。最终成图的比例尺为1：500。以往学生的测图实习任务就是利用GPS-RTK配合全站仪进行数字测图采集制作地形图。在前文項目3数据采集中学习了基本的测图方法。本项目利用当前测绘领域热度较高的无人机倾斜摄影测量方式制作地形图。

根据课时分配和内容的重要性，将本项目分为两个任务：

任务1.无人机数据获取

任务2.无人机内业数据处理

4 无人机数据获取（任务1）

4.1 无人机机型的选择

由于测区范围不大，选择操作方便且相对安全的四旋翼无人机较为适合，在本任务中采用大疆Phantom4-pro进行倾斜摄影数据采集。

4.2 踏勘选点

在采集前先研究测区基本情况。本任务总的踏勘选点不同于以往测量项目，主要选择的是地面像控地点。地面控制点的选择要求，一是网型布局合理，二是高程上选择高程明显变化处或最高最低点，三是目标清晰可辨。

经考虑多方因素，最终决定在测区布设7个像控点、9个检查点，选择道路斑马线、停车场的车位线、篮球场及足球场地物明显标识点，在勤学楼北侧土操场上布设像控布。在采集坐标时采用三脚架在安置GPS-RTK平滑99次进行采集的方法来提高像控点坐标的准确性。

4.3 起飞地点的选择

起飞地点要求空旷，无人机与遥控实时图传不掉线，还得需要方便教学且作业安全。最终考虑多方因素，将无人机的起飞地点设定为勤政楼前广场。

4.4 航线规划参数设置

测区地物最高点比起飞地点高约30米。为了保证模型精度兼顾效率原则，最终设定如下参数规划航线：无人机的地面分辨率为2CM，飞行高度73.6米，飞行速度9.1M，拍照间隔2SEC，航线重叠度设为80%，旁向重叠度设为70%。地面站采用主流的Altizure规划5条航线，第2-5条航线云台倾斜角度40度。规划后自主航线条数18条，每条航线照片数为693张，总照片数约3500张。

4.5 无人机起飞作业

无人机在起飞前应该做好安全检查，检查螺旋桨安装是否正确，电池是否牢靠，飞机和遥控电量是否充足，APP软件自检是否会发生问题。如遇：指南针异常需要按照APP软件提示重新矫正指南针。如遇没有IMU姿态信息或没有定位信息，需要等待无人机搜星稳定后再起飞。

检查完毕后起飞，始终将遥控器的天线和无人机天线对准，之间不要有遮挡。如果电量不足，无人机将自动返航，更换电池后使用断电续航功能继续作业。作业完毕后，无人机将自动返航。无人机落稳后先关闭飞机电源再关闭无人机电源。

5 小结

在无人机广泛应用的今天，无人机应该运用到实际教学当中。本文研究将无人机倾斜摄影测量运用到日常教学中学生在实习过程中比较认真，学生学习热情明显提高，具有较好的教学效果。对其日后课程的学习产生浓厚兴趣，特别是无人机倾斜摄影测量的课程。

参考文献

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[2]郭有宝无人机倾斜摄影三维建模五镜头相机的研发思路[J].百科论坛电子杂志，2019（11）.

[3]郭有宝.无人机倾斜摄影测量外业控制点作业方法[J].城镇建设，2019（16）.

[4]郭有宝.影响无人机倾斜摄影三维建模精度的因素[J].建筑工程技术与设计，2019（30）.