Trimble UX-5航空影像系統(tǒng)用于1∶1000地形圖的探討

胡茂林，唐相川

(中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院，四川成都 610021)

Trimble UX-5航空影像系統(tǒng)用于1∶1000地形圖的探討

胡茂林，唐相川

(中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院，四川成都 610021)

一、引 言

無人機航攝已經(jīng)大量應(yīng)用于電力勘測設(shè)計中，在小面積地形圖測繪、應(yīng)急工程項目、短距離送電線路項目中，是對傳統(tǒng)航拍的有效補充。實踐證明傳統(tǒng)汽油動力無人機航攝系統(tǒng)具有運輸不便、易于損壞、起降場地要求較高、飛行存在安全隱患等缺點。Trimble UX-5系統(tǒng)能有效地解決上述問題，為快速獲取小區(qū)域的地形測繪資料提供了新的手段，有利于適應(yīng)目前業(yè)主要求方案多、時間緊的情況。本文結(jié)合安徽渦北電廠項目的實際生產(chǎn)，對UX-5系統(tǒng)進行了1∶1000地形圖成圖的測試。

二、Trimble UX-5航空影像系統(tǒng)組成

Trimble UX-5航空影像系統(tǒng)由3部分組成：①任務(wù)計劃和飛行控制系統(tǒng)(軟件)：Trimble Access航空攝影應(yīng)用軟件方便進行飛行任務(wù)設(shè)計、飛行計劃、飛行操控和飛行成果分析；②圖像獲取系統(tǒng)(硬件)：Trimble UX-5無人機采用電池驅(qū)動，搭載SONY NEX5R相機，全自動起降，地面采樣間隔達到2.4 cm，飛行安全無污染；③成果處理系統(tǒng)(軟件)：TBC(Trimble Business Center)攝影測量模塊可全自動處理 UX-5的數(shù)據(jù)，快速生成數(shù)字正射影像(DOM)、數(shù)字地面模型(DSM)、點云(point cloud)等成果。該系統(tǒng)具有操作簡單、數(shù)據(jù)處理方便、飛機易于攜帶、起降場地要求低、飛行無污染、安全、獲取成果速度快等優(yōu)點，技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 UX-5快速地形圖獲取的技術(shù)流程

三、UX-5航空影像系統(tǒng)1∶1000成圖試驗

1.航攝概況

劉店礦北廠址位于安徽省西北部渦陽縣，是典型的平原地形。測區(qū)內(nèi)多為麥地，北面有村莊，西南面為劉店礦區(qū)。測區(qū)分布有鐵路、公路、電力線、溝渠等地物，高程約30 m，面積約2 km2。本次航攝選擇航高200 m，地面分辨率6.4 cm，航攝時為東風(fēng)，航線按照南北向設(shè)計，旁向和航向重疊度選取推薦的80%，單航線39張照片，18條航線，共獲得相片701張，耗時38 min。照片分辨率為4912像素×3264像素，像元大小4.8 μm。曝光時間為1/2000 s，感光度ISO500，成像清晰。飛機在麥地中彈射起飛，自動飛到設(shè)計航高和路線起點；飛完設(shè)定的區(qū)域后，自動盤旋下降，并按照設(shè)定的位置采用機腹著陸方式著陸。無人機航飛時長30 min，飛機軌跡如圖2所示。

圖2 飛行軌跡圖

2.航測外業(yè)

1)外控點布設(shè)：航攝前在測區(qū)的四角和中心布設(shè)了標(biāo)靶，在航飛的同時使用GPS RTK測量了標(biāo)靶的坐標(biāo)作為像控點。為對成品的精度進行評定，使用GPS RTK測量了60個平面檢查點，204個高程檢查點。檢查點在測區(qū)內(nèi)均勻分布。

2)現(xiàn)場調(diào)繪：使用拼接好的數(shù)字正射影像調(diào)繪電力線走向、房屋屬性等。

3.TBC處理

使用TBC 3.10攝影測量模塊對航攝數(shù)據(jù)進行處理，導(dǎo)入原始像片和飛行軌跡文件后，即可進行連接點平差；導(dǎo)入像控點數(shù)據(jù)后，即可進行像控點刺點(非立體量測)和控制點平差，平差完成后形成平差報告；最后一鍵生成數(shù)字正射影像、點云和數(shù)字表面模型。

4.數(shù)字化DLG

利用TBC生成的數(shù)字正射影像，調(diào)入CASS成圖軟件，使用數(shù)化功能配合調(diào)繪片繪制平面圖。

5.提取高程數(shù)據(jù)

使用軟件，調(diào)入TBC生成的數(shù)字表面模型和Global Mapper數(shù)字正射影像，設(shè)定采樣間隔，自動提取高程點，再輸入CASS形成地形點數(shù)據(jù)，生成等高線。關(guān)鍵的地形點采用手工提取。

6.圖面整飾

在CASS中修正不正確的高程點和等高線，添加文字注記，形成成品地形圖。

四、精度統(tǒng)計

按照平面檢查點的點位說明從數(shù)字正射影像上提取點位坐標(biāo)，輸入到電子表格中進行平面坐標(biāo)比較。有效檢查點共57個，最大點位誤差0.637 m，最小點位誤差 0.003 m，點位中誤差 0.23 m，滿足1∶1000地形圖平面精度要求。誤差統(tǒng)計如圖3所示。

圖3 平面檢查點誤差統(tǒng)計圖(Δ＝0.6 m)

按照高程檢查點的坐標(biāo)從數(shù)字表面模型上提取高程數(shù)據(jù)，輸入到電子表格進行高程比較。有效檢查點共203個，最大高程差0.72 m，最小高程差0 m，高程中誤差0.22 m，且高程差符合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，如圖4、圖5所示。

圖4 高程誤差分布曲線

圖5 高程檢查點誤差統(tǒng)計圖(Δ＝0.25 m)

五、結(jié)束語

利用Trimble UX-5系統(tǒng)可以方便地對測區(qū)進行航攝，快速完成數(shù)據(jù)處理，生成數(shù)字正射影像、點云和數(shù)字地面模型；使用矢量化軟件和DEM分析軟件，可以快速得到滿足精度要求的1∶1000地形圖。

(本專欄由天寶測量部和本刊編輯部共同主辦)