浅谈无人机在大比例尺地形测量中的应用

王亚奇

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七〇三队 伊宁 835000）

在地形测绘工程中,传统的测绘技术存在较大的局限性,要改善这种境况,可以采用无人机的测绘航拍技术,弥补传统测绘技术上的缺陷。无人机测绘便捷度高、测量范围广并且技术操作方面极为灵活。本文对地形测绘工程中无人机的技术流程和技术方法等进行研究分析。

1 技术标准

（1）《数字航摄仪检定规程》CH/Z8021-2010；

（2）《无人机航摄系统技术要求》CH/Z3002-2010；

（3）《低空数字航空摄影规范》CH/Z3005-2010；

（4）《全球定位系统(GPS)测量规范》(GBT18314-2009)；

（5）《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》GB/T18316-2001)；

（6）《1：500、1：1000、1：2000 比例尺地形图航空摄影规范》(GB/T15967-2008)。

2 航空摄影基本流程

2.1 数据准备

（1）项目测区内有高等级平面控制点5 个以上（含五个）,用于精度控制。

（2）坐标系统：平面坐标系统采用2000国家大地坐标系,中央子午线81度,投影面为参考椭球面。

（3）高程系统：采用1985国家高程基准。

2.2 像控点选取及数据采集

选用的像片控制点点位目标影像应清晰,易于判刺和立体量测。当目标与其他像片条件发生矛盾时,应着重考虑目标条件；像片控制点距离像片上各类标志应大于lmm,距像片边缘不得小于lcm(18cmX18cm像幅)或1.5cm(23cmX23cm 像幅)；像片控制点应选在旁向重叠中线附近,离开方位线的距离大于3cm(18cmX18cm像幅)或4.3cm(23cmX23c二像幅)。当旁向重叠过大时,离开方位线的距离应大于2cm(18cmX18cm像幅)或3cm(23cmX23cm像幅)。

仪器采用GPS,标称精度应满足以下要求：水平标称精度：±10mm+2ppm；垂直标称精度：±20mm+2ppm；像控点测量：观测时间不应少于15秒,每点观测两回次,观测值应在得到RTK 固定解且收敛稳定后开始记录,测回间的平面坐标分量较差不应大于20mm,垂直坐标分量较差不应大于30mm。两测回结果取平均值作为该像控点测量坐标成果,像控点测量的平面坐标和高程记录至毫米。

2.3 飞行路线规划

根据区域范围线,在软件中按现场情况设置合理的飞行路线及参数,建立目标区域飞行计划。

2.4 航空摄影拍摄技术要求

按照国家目前航摄及成图标准,像片航向重叠度设计一般为60%～65%,最大不超过75%,最小不少于56%；像片旁向重叠度设计一般为30%～35%,最小不少于13%；以上要求均由相机上的飞行管理系统经设置后自动给予保证。同一航线上相邻像片的航高差不应大于30m,最大航高与最小航高之差不应大于50m,实际航高与设计航高之差不应大于50m。航摄中出现的空缺漏洞应及时补摄,应采用同一台相机补摄,补摄航线的两端应超出漏洞之外两条基线。

2.5 影像质量要求

影像应清晰,层次丰富,反差适中,色调柔和；应能辨认出与地面分辨率相适应的细小地物影像,能够建立清晰的立体模型。影像上不应有云、云影、烟、大面积反光、污点等缺陷。虽然存在少量缺陷,但不影响立体模型的连接和测绘。影像的曝光过度或不足、影像的重影、散焦与噪点,将严重影响三维建模的质量。为了避免这类曝光问题，在外出航拍时尽量提前看天气预报,在多云的天气拍摄比大晴天更好,如果必须在晴天拍,最好选择中午左右使阴影区域最小化。

3 内业处理

航片完成后,首先要对获取的影像质量进行检查,对不合格的区域进行补飞,直到获取的影像质量满足要求；当相片数据符合要求后可在内业处理软件中导入所有的影像数据。

摄影测量流程：导入控制点坐标-匹配坐标系-像控刺点-空中三角测量-空三加密-建立数学模型。

一般说来,保证测区像点网的构网强度,第一个原则是要保证测区中每一张影像的三度重叠区的上、中、下三个标准点位上必须有连接点；保证测区像点网的构网强度的第二个原则是要保证航线之间的连接强度,这意味着在每一张影像中,位于航线间重叠区域里的像点必须向相邻的航线转刺。

4 立体测图

采用EPS地理信息工作站基础平台进行裸眼3D立体测图,测绘与地理信息角度构建数据模型,综合CAD（计算机辅助设计,图形绘制平台）技术与GIS（地理信息系统,空间数据管理）技术,以数据库为核心,将图形和属性融为一体,从数据生产源头支持测绘的信息化转变。

立体采集工作流程：工作环境准备、建立EPS 文件、导入三维模型、导入DOM、立体编辑处理、数据检查、成果输出。

裸眼3D 信息采集对于信息化的DLG 数据,表现在完全面向对象的动态符号化且一套数据二三维符号化一致、图属一体化、图库一体化。所有地理要素全部用骨架线+属性描述方式表示,完全满足GIS 建库与应用需求,在显示与打印环节动态符号化,完全满足图式规范与制图需求。

按模型进行全要素采集,做到不变形、不移位、无错漏。采集依比例及用符号表示的地物时,应以测标中心切准轮廓线或拐点连接,采集不依比例尺表示地物时,就以测标中心切准基点、结点、定位线。对模型不清楚,无法准确定位时,务必在相应位置做标记,以便外业补测。

5 外业调绘

外业调绘工作流程：资料准备、外业检查、调绘补测、内业编辑、成果输出。

野外调绘是航测外业的最后一道工序,也是确保地形图数学精度和地理精度的重要环节。外业人员按规范、图式、设计书的要求,利用航内初编的线划图对内业测绘的地形要素进行野外检查、调绘及补测。因此在调绘工作中要做到四到：走到、看到、问到、测到。调绘补测工作要认真细致,对原图上的每一条线、每一个符号都要仔细判读,并将所调绘的内容及相关量测的数据用红笔标注在图纸上,做到图面整洁、易读,字迹清晰不乱,数据交代明确,综合取舍合理。

一般补测内容直接清绘在线划图上,各类补测要素要有足够的定位数据,能准确的进行内业数据图形编辑；大面积补测的内容应在外业形成图形数据并编辑后提供给内业。在清绘或编辑时要遵循线状要素连通、面状要素封闭的数据要求。

建筑区不绘等高线,但保持一定密度选择重要地物注记高程点。等高线遇地物时断开。植被均按实际范围测绘其边界,并配值相应的植被符号。地形图地理名称调查注记地名、道路、山名以县人民政府批准的名称为准。

高程点注记：高程点按小数点后2位注记,同时注记点位。

数据输出：地理信息工作站基础平台可以根据需要输出国家相关标准的DWG 图形文件、SHP 地理信息文件以及制图文件。

6 成果目录

0.035 分辨率数据模型（DEM）；1：1000 数字正射影像图(DOM)；1：1000数字线划图(DLG)。

7 结束语

对于某些困难的资料，粗差检测可以采取灵活的方法，当空中三角网的强度较弱时，例如由于影像质量差、人工选点、公共连接点的多余观测数量少、控制点的数量也相对较少，区域平差对任何一个点的误差都很敏感，使得不能按照常规操作流程进行粗差检测和剔除粗差。可对残余误差较大的定向点逐个进行检测，即每次平差将一个点作为检查点。在最终平差时去掉粗差检测，将残余误差在允许范围内的控制点全部作为定向点参加平差，而将超限的控制点作为检查点。由于篇幅限制,笔者只做了粗略的探讨,还有许多内容没有涉及到,在今后的学习工作中将继续努力。