無(wú)人機(jī)低空遙感測(cè)繪大中比例尺數(shù)字化圖的實(shí)踐與探索

劉靜

（廣東置信勘測(cè)規(guī)劃信息工程有限公司）

摘 要：隨著科學(xué)技水平不斷發(fā)展與提高，使得測(cè)量技術(shù)的發(fā)展、更新的速度也在加快；應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣，國(guó)家的需求也越來(lái)越大，人們的期望值越來(lái)越高；偉大的時(shí)代，需要偉大的人民，更要有高、新的尖端技術(shù)來(lái)支撐，測(cè)量技術(shù)也不例外。從過(guò)去的常規(guī)測(cè)量向當(dāng)代的數(shù)字化、智能化的測(cè)量技術(shù)過(guò)渡，使得測(cè)繪的領(lǐng)域發(fā)生了深刻的變化。目前測(cè)繪的方法更豐富、測(cè)繪的手段更明確、測(cè)繪的周期更短、測(cè)繪的人力成本更少、測(cè)繪的成果更加多樣化。特別是二000年以來(lái)，由于國(guó)家、省級(jí)、地方各部門(mén)對(duì)城市、水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、公路等基礎(chǔ)設(shè)施加大了投入，工程項(xiàng)目存在量多、時(shí)間緊、任務(wù)重、人手緊等問(wèn)題。自然而然就催生了數(shù)字航空攝影測(cè)量、三維激光掃描測(cè)量、無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量、激光雷達(dá)測(cè)量、水下機(jī)器人攝影測(cè)量等測(cè)量新技術(shù)。無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪伴隨近幾年電子技術(shù)的飛速發(fā)展，加大了點(diǎn)云數(shù)據(jù)后處理軟件的引進(jìn)及開(kāi)發(fā)力度，1：1000及1：2000的正射測(cè)量得到了足夠的技術(shù)驗(yàn)證和很好的應(yīng)用；特別是在平原、丘陵地區(qū)的水利項(xiàng)目：小流域規(guī)劃、灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程；農(nóng)業(yè)高標(biāo)項(xiàng)目；提高V級(jí)以上航道通航能力的改造工程項(xiàng)目；農(nóng)經(jīng)權(quán)確權(quán)頒證等項(xiàng)目已經(jīng)成為測(cè)量的首選，無(wú)人機(jī)低空遙感測(cè)繪是一種新型的測(cè)量技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)是很明顯的，測(cè)量工作中能發(fā)揮出全能性、全天候、全球性以及精密性等特點(diǎn)，且有著較高的精度，應(yīng)用價(jià)值極高；但城市規(guī)劃、城鎮(zhèn)地形地籍、農(nóng)村地籍等項(xiàng)目以及在多山地區(qū)、建筑物密集區(qū)域還面臨巨大的挑戰(zhàn)。本文主要對(duì)無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行分析及探索。

關(guān)鍵詞：低空無(wú)人機(jī)；遙感攝影測(cè)量；大中比例尺數(shù)字化測(cè)圖；實(shí)踐；探索

從航空攝影測(cè)量發(fā)展歷程來(lái)看，攝影測(cè)量分為傳統(tǒng)及現(xiàn)代：二十世紀(jì)三十年代的模擬攝影測(cè)量到七十年代的解析攝影測(cè)量，再到今天的遙感、掃描等數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量。前后經(jīng)歷了快一個(gè)世紀(jì)的跨越。主要得力于計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用及數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展、點(diǎn)云數(shù)據(jù)后處理軟件的引進(jìn)和大力開(kāi)發(fā)，使得數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)處理能力有了極大地提高，內(nèi)業(yè)處理時(shí)間極大地縮短；同時(shí)，由于攝影測(cè)量的理論研究與應(yīng)用技術(shù)、相關(guān)學(xué)科不斷發(fā)展提高，使得航測(cè)成圖儀由過(guò)去只能進(jìn)行1：5000或1：10000、1：50000等小比例尺地形圖的測(cè)繪及相應(yīng)的模擬法空三測(cè)量，到現(xiàn)在的解析測(cè)圖儀以及全數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)能夠處理1：2000等中比例尺乃至1：500、1：1000等更大比例尺全自動(dòng)數(shù)字空三測(cè)量。從攝影測(cè)量到最后成果成圖步驟來(lái)看，無(wú)非三個(gè)方面：航測(cè)外業(yè)及內(nèi)業(yè)、線劃圖。外業(yè)需完成航拍，提供滿足航測(cè)內(nèi)業(yè)要求的航片；內(nèi)業(yè)需完成從航片制作到提交成果成圖的全過(guò)程；不管是傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量還是現(xiàn)代的數(shù)字航空攝影測(cè)量也好，航測(cè)內(nèi)、外業(yè)作業(yè)過(guò)程基本相同。現(xiàn)場(chǎng)踏勘、資料收集、設(shè)備的前期準(zhǔn)備：飛機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試、相機(jī)檢校、航線規(guī)劃、數(shù)碼影像、機(jī)載POS數(shù)據(jù)，然后對(duì)實(shí)地按計(jì)劃進(jìn)行拍攝；再進(jìn)行像控測(cè)量、飛行質(zhì)量檢查等，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)（是否地方坐標(biāo)系）、空三解算、對(duì)影像進(jìn)行勻色處理、正射影像、正幾何精糾等數(shù)據(jù)后處理后再影像套合、生成DEM、DOM單模型、正射影像分幅、輸出完整的影像地圖數(shù)據(jù)、地形圖外業(yè)調(diào)繪、最后提交滿足要求的相應(yīng)比例尺的成果成圖。

1 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)概述

無(wú)人機(jī)低空數(shù)字航空攝影測(cè)量是由傳統(tǒng)載人航空攝影測(cè)量演變而來(lái)的。二十世紀(jì)九十年代以前傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量主要由各個(gè)省、自治區(qū)、直轄市測(cè)繪局航測(cè)大隊(duì)負(fù)責(zé)航片的拍攝工作。其它單位的航測(cè)分隊(duì)進(jìn)行像控點(diǎn)的標(biāo)、刺、測(cè)；然后進(jìn)行內(nèi)業(yè)空三加密解算；再進(jìn)行立體測(cè)圖；外業(yè)調(diào)繪及修補(bǔ)測(cè)；最后完成小比例尺成圖。其明顯缺點(diǎn)：傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量外業(yè)審批手續(xù)繁瑣；載人飛機(jī)起飛、降落、拍攝時(shí)相對(duì)航高要求較高，受空管嚴(yán)格限制；拍攝過(guò)程中受天氣、氣候、風(fēng)向影響較大、時(shí)間長(zhǎng)、成本高；內(nèi)業(yè)成圖工序復(fù)雜、周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、受專業(yè)技術(shù)及內(nèi)業(yè)成圖經(jīng)驗(yàn)影響因素較大且成圖比例尺小、成果單一；難以快速獲取空間數(shù)據(jù)，無(wú)法滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，一般企、事業(yè)單位都無(wú)法成立這樣的測(cè)量單位，不便于廣泛開(kāi)展航空攝影測(cè)量工作。

在2000年前后，隨著我國(guó)科學(xué)家提出：“數(shù)字中國(guó)”概念后?！皵?shù)字省區(qū)”、“數(shù)字城市”、“數(shù)字社區(qū)”相繼出現(xiàn)。加之計(jì)算機(jī)寬帶高速網(wǎng)的建設(shè)、3G（GPS/RS/GIS）集成技術(shù)日趨成熟，使得高分辨率遙感影像、空間信息技術(shù)、空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和元數(shù)據(jù)、科學(xué)計(jì)算、可視化及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。測(cè)繪領(lǐng)域諸多方面與其緊密相關(guān)。因政府部門(mén)要求在應(yīng)急、防災(zāi)、救災(zāi)方面做出精準(zhǔn)的部署和評(píng)估，需要相關(guān)部門(mén)實(shí)時(shí)提供準(zhǔn)確的信息。這就需要在短時(shí)間內(nèi)快速獲取大量的空間數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)遙感影像。無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量自然而然就產(chǎn)生了。

低空無(wú)人機(jī)數(shù)字航空攝影測(cè)量滿足了國(guó)家、部門(mén)的：快速、實(shí)時(shí)、高分辨影像、空間數(shù)據(jù)等需求。使得發(fā)展無(wú)人機(jī)低空遙感系統(tǒng)成為當(dāng)今乃至今后數(shù)字航空測(cè)量的主流。它與傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量具有不可替代的優(yōu)勢(shì)：地方行業(yè)協(xié)會(huì)批準(zhǔn)即可；無(wú)人機(jī)起飛、降落不需要專業(yè)機(jī)場(chǎng)，環(huán)境要求低；低空飛行，一般航拍高度200米至1000米左右，不受空管嚴(yán)格限制（機(jī)場(chǎng)附近除外），受云、云影、煙、云層影響較小；無(wú)人機(jī)搭載高性能數(shù)碼相機(jī)，低空可獲取地面0.05米的高分辨率的地形地物影像；不需要專業(yè)維護(hù)人員進(jìn)行專業(yè)維護(hù)、保養(yǎng)，人力成本極低，固定翼超輕型無(wú)人機(jī)工作時(shí)只需3人左右；無(wú)人機(jī)性價(jià)比高，一般企事業(yè)單位均有能力購(gòu)買(mǎi)。但它的缺點(diǎn)也明顯：無(wú)人機(jī)工作時(shí)易引發(fā)安全事故；載荷小易破壞；速度快抗風(fēng)能力差；電子信號(hào)遙控時(shí)易受外界干擾；飛行姿態(tài)難以控制，易出現(xiàn)大傾角、大旋偏角；鏡頭畸變大，空三解算前要對(duì)原始影像進(jìn)行畸變校正；影像重疊度高且不均勻、不規(guī)則；像幅小、基線短、基高比小、影像數(shù)據(jù)后處理量大，需借助專業(yè)后處理軟件處理；影響成果成圖精度不高的因素較多。如果低空無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)主要是面向地理定位、無(wú)線自動(dòng)化以及航空信息采集等多方面的應(yīng)用的話，那么無(wú)人機(jī)低空遙感數(shù)字航空攝影測(cè)量技術(shù)就是航空攝影測(cè)量的智能化的具體體現(xiàn)。

2 無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量技術(shù)在1：2000、1：1000工程項(xiàng)目中的實(shí)踐

隨著國(guó)家2000年以來(lái)，在高、新、難技術(shù)上的巨大投入，高校、院所、企事業(yè)單位加大了數(shù)據(jù)處理軟件研發(fā)力度，使得無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量技術(shù)日趨成熟，在1：1000、1：2000基礎(chǔ)測(cè)繪、工程項(xiàng)目中得到廣泛的實(shí)踐運(yùn)用。

項(xiàng)目背景：廣東省水利廳2000年以來(lái)，在全省各地開(kāi)展了小流域規(guī)劃及2012年開(kāi)展灌區(qū)配套與節(jié)水改造工程試點(diǎn)的專項(xiàng)水利工程以及2012年農(nóng)業(yè)部開(kāi)展的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田專項(xiàng)工程。作者承擔(dān)了廣東某市一個(gè)縣五個(gè)水庫(kù)灌區(qū)配套與節(jié)水改造工程1：1000測(cè)量工作以及上述鎮(zhèn)區(qū)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田工程1：2000的測(cè)量工作。縣水利局、縣農(nóng)業(yè)局要求：

（1）測(cè)繪資源共享：一次測(cè)量，一套成果，兩個(gè)項(xiàng)目共用，節(jié)省開(kāi)支。

（2）半個(gè)月提供項(xiàng)目的可研性階段的測(cè)繪資料；三個(gè)月內(nèi)提交所有成果成圖資料給設(shè)計(jì)單位進(jìn)行初步階段設(shè)計(jì)。

（3）水利項(xiàng)目施測(cè)重點(diǎn)：灌區(qū)內(nèi)的灌排渠、主干渠、干渠；高標(biāo)項(xiàng)目施測(cè)重點(diǎn)：灌區(qū)內(nèi)的分干渠、支渠、田塊間的毛渠以及田塊間的大車路等，這也是兩個(gè)項(xiàng)目施工的側(cè)重點(diǎn)不同所致。

項(xiàng)目概況：灌區(qū)配套與節(jié)水改造工程與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目雖然成圖比例尺不同；但測(cè)繪的內(nèi)容也高度契合：主要施測(cè)灌區(qū)內(nèi)的水渠及田間地塊的大車路等。同時(shí)水利項(xiàng)目還需實(shí)測(cè)縱、橫斷面圖及水陂、新改建水利附屬設(shè)施1：200或1：500大樣圖、橋涵調(diào)查等，而高標(biāo)項(xiàng)目需測(cè)注溝底高程、標(biāo)注溝寬及測(cè)注大車路寬度等。

工程量：測(cè)圖面積15萬(wàn)畝，灌渠總長(zhǎng)498千米，新改建水利附屬設(shè)施412座，橫斷面總長(zhǎng)50千米，大車路15千米，每隔200米左右施測(cè)GPS-RTK施工點(diǎn)一個(gè)等。本項(xiàng)目時(shí)間緊、工程量大、人手嚴(yán)重不足。按常規(guī)測(cè)量方法是無(wú)法完成的。但通過(guò)單位的技術(shù)部門(mén)論證：

（1）水利項(xiàng)目和高標(biāo)項(xiàng)目成圖比例尺1：1000，測(cè)圖方式：無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量。

（2）水利項(xiàng)目的縱、橫斷面及水陂、新改建水利附屬設(shè)施1：200或1：500大樣圖等使用全站儀配合GPS-RTK進(jìn)行施測(cè)。

（3）灌區(qū)內(nèi)植被（竹林、灌木叢）濃密地方測(cè)圖方式：采用航測(cè)與全站儀配合GPS-RTK修補(bǔ)測(cè)方法進(jìn)行。

技術(shù)實(shí)施方案：

（1）航外拍攝技術(shù)方案：航拍用固定翼無(wú)人機(jī)搭載檢效后的數(shù)碼相機(jī)、航攝比例尺1：3000、飛機(jī)地速65km/h、基準(zhǔn)面平均高程10米、相對(duì)航高200米、一般航向重疊度80%、一般旁向重疊度60%及其它航線號(hào)、航線間隔等。

（2）像控點(diǎn)測(cè)量：起算點(diǎn)采用廣東省國(guó)土廳施測(cè)的GPS-D級(jí)、E級(jí)點(diǎn)（平面系統(tǒng)為西安80，中央子午線38°帶114°，高程系統(tǒng)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)）。全灌區(qū)采用了20個(gè)GPS-E級(jí)點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)CORSRTK采點(diǎn)，按七參數(shù)求解平面轉(zhuǎn)換參數(shù)及利用廣東省似大地水準(zhǔn)面精化模型將像控點(diǎn)的大地高轉(zhuǎn)換到正常高等，將轉(zhuǎn)換參數(shù)輸入RTK手薄。

（3）其它技術(shù)方案均執(zhí)行相應(yīng)的《規(guī)范》，這里不再敘述。作業(yè)流程：主要有六大部分：a.對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；b.正射影像圖或分幅圖制作；c.線劃圖制作；d.外業(yè)調(diào)繪及補(bǔ)測(cè)；e.根據(jù)外業(yè)調(diào)繪內(nèi)容先上圖，對(duì)地物（包括房檐、陽(yáng)臺(tái)、飄樓等）進(jìn)行改正，由于本項(xiàng)目地物少，直接人工修改，不需軟件處理；然后補(bǔ)測(cè)的數(shù)據(jù)與1：1000線劃圖在CAD環(huán)境下進(jìn)行套合，若線劃圖有少許偏移時(shí)，根據(jù)外業(yè)實(shí)測(cè)點(diǎn)成果（均勻分布灌區(qū)，數(shù)量要盡可能多）對(duì)線劃圖進(jìn)行糾偏。f.檢查：根據(jù)外業(yè)實(shí)地采點(diǎn)數(shù)據(jù)、橫斷面數(shù)據(jù)、水利附屬設(shè)施大樣圖數(shù)據(jù)、施工控制點(diǎn)、橋涵調(diào)查數(shù)據(jù)等對(duì)1：1000數(shù)字化圖進(jìn)行平面、高程檢查。

精度情況及分析：

（1）GPS-RTK采點(diǎn)15983個(gè)，全站儀采點(diǎn)8558個(gè)一共24541，I類誤差點(diǎn)19636個(gè)，占總檢查點(diǎn)的80.1%；I類誤差——II類誤差點(diǎn)4534個(gè)，占總檢查點(diǎn)的18.5%；II類誤差以上（粗差）點(diǎn)369個(gè)，占總檢查點(diǎn)的1.4%。最后檢查結(jié)果：平面中誤差Ms=±8.73cm，高程中誤差Mh=±12.16cm，滿足規(guī)范要求。

（2）I、II類誤差點(diǎn)主要分布在田塊及通視條件較好地方，粗差主要分布在灌木叢、竹林、山地，檢查后對(duì)這部分地形使用全站儀配合GPS-RTK進(jìn)行了重新測(cè)量。

（3）從檢查結(jié)果及精度統(tǒng)計(jì)來(lái)看：無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)繪1：1000或1：2000數(shù)字化測(cè)圖精度能滿足規(guī)范要求，也一定能滿足施工的需求。

作者從2012年后至今，陸續(xù)承擔(dān)了1：1000公路（總長(zhǎng)85.368千米）擴(kuò)寬改造測(cè)繪工程項(xiàng)目；承擔(dān)了1：2000航道（總長(zhǎng)75.3千米）提升通航能力改造測(cè)繪工程項(xiàng)目；承擔(dān)了1：2000高標(biāo)農(nóng)田測(cè)繪工程項(xiàng)目，測(cè)圖均采用無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量配合GPS-RTK、全站儀修測(cè)方法進(jìn)行。從這幾個(gè)項(xiàng)目最后檢查驗(yàn)收結(jié)果、施工方反饋信息來(lái)看，無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)繪1：1000或1：2000能滿足規(guī)范及施工方要求。

要想獲得高精度的成果，作者從一下幾個(gè)方面來(lái)闡述：①航拍外業(yè)開(kāi)始前，準(zhǔn)備工作尤為重要：收集資料、測(cè)區(qū)了解、航飛器的檢查與檢校；技術(shù)方案的編寫(xiě)；要突出工程項(xiàng)目主體；制定好航拍時(shí)的航線、航拍比例尺的精確確定、相對(duì)航高是多少等。②要想精度好，一定要拍攝好航片。③數(shù)據(jù)的預(yù)處理要認(rèn)真、細(xì)致。④像控點(diǎn)的布設(shè)、施測(cè)以及標(biāo)、刺等一定要按規(guī)范和技術(shù)方案執(zhí)行。只有這樣，空三加密解算精度才有保證，最后才能得到一幅質(zhì)量極高的正射影像圖。⑤線劃圖與外業(yè)采點(diǎn)數(shù)據(jù)一定要套合，對(duì)線劃圖在CAD環(huán)境下進(jìn)行糾偏，采點(diǎn)數(shù)據(jù)一定要夠數(shù)量足夠且均勻分布測(cè)區(qū)，再采點(diǎn)檢查。

3 無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量能否滿足1：500或更大比例尺的城市測(cè)量規(guī)范要求呢？

作者2009年3月承擔(dān)了廣東某市一個(gè)鎮(zhèn)的1：500數(shù)字化測(cè)圖（城鎮(zhèn)二調(diào)202建設(shè)用地圖斑），測(cè)圖面積0.998平方千米，困難類別III類。單位技術(shù)方案要求：

（1）使用全站儀全解析施測(cè)1：500數(shù)字化圖。

（2）無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量配合全站儀施測(cè)1：500數(shù)字化圖（試驗(yàn)性）。

我們項(xiàng)目部使用兩套人馬，傳統(tǒng)測(cè)量人員按老方法按部就班使用全站儀施測(cè)，另外人員用第二套方案開(kāi)展工作。測(cè)量控制數(shù)據(jù)共享，鎮(zhèn)區(qū)像控點(diǎn)使用全站儀按要求布設(shè)。

（3）檢查：全解析法測(cè)圖按城規(guī)要求執(zhí)行，采點(diǎn)1386個(gè)；航測(cè)同樣按城規(guī)要求執(zhí)行，另使用全站儀采點(diǎn)1523個(gè)。

（4）精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析

①全解析法測(cè)圖精度：I類誤差點(diǎn)1302個(gè)，占總檢查點(diǎn)的93.9%；I類誤差——II類誤差點(diǎn)69個(gè)，占總檢查點(diǎn)的5.0%；II類誤差以上（粗差）點(diǎn)15個(gè)，占總檢查點(diǎn)的1.1%，平面中誤差Ms=±3.2cm，高程中誤差Mh=±6.8cm，滿足規(guī)范要求，質(zhì)量評(píng)為優(yōu)。

②航測(cè)線劃圖精度：I類誤差點(diǎn)1536個(gè)，占總檢查點(diǎn)的52.8%；I類誤差——II類誤差點(diǎn)1097個(gè)，占總檢查點(diǎn)的37.7%；II類誤差以上（粗差）點(diǎn)276個(gè)，占總檢查點(diǎn)的9.5%，平面中誤差Ms=±7.8cm，高程中誤差Mh=±16.3cm，不滿足規(guī)范要求，質(zhì)量評(píng)為不合格。

③本次無(wú)人機(jī)遙感攝影測(cè)量1：500數(shù)字化測(cè)圖（試驗(yàn)性）結(jié)果雖然不太理想，但測(cè)量人沒(méi)有停止探索的步伐。其原因：a.能否將無(wú)人機(jī)改為載人直升機(jī)？提高飛行器在拍攝過(guò)程中的穩(wěn)定性，用載人直升機(jī)作為飛行平臺(tái)就可以通過(guò)降低航高方法解決，為了能達(dá)到《1：500，1：1000，1：2000地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范》（GB7930-2008）規(guī)定的1：500測(cè)圖精度要求，采用高精度的相機(jī)檢校方法。對(duì)傳感器進(jìn)行多個(gè)攝站的檢校平差，從而得到更為精確的檢校參數(shù)，使相機(jī)的像素中誤差達(dá)到0.15～0.2個(gè)像素。如此的檢校精度，遙感設(shè)備完全滿足1：500成圖的要求，在數(shù)據(jù)預(yù)處理的過(guò)程中代入相機(jī)畸變差的檢校參數(shù)消除畸變。b.當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)后處理軟件功能沒(méi)有現(xiàn)在的軟件自動(dòng)化那么高、那么強(qiáng)大。目前現(xiàn)代航測(cè)自動(dòng)空中三角測(cè)量MAP-ATV2.6+軟件對(duì)影像進(jìn)行正射糾正。本軟件可直接利用現(xiàn)有DEM，也可以由該軟件自動(dòng)生成DEM，對(duì)影像進(jìn)行正射糾正，可大大提高影像糾正的速度，有效地縮短工期；根據(jù)單模型DEM及像片內(nèi)外方位元素、影像分辨率，采用微分糾正方法進(jìn)行糾正及影像重采樣，生成單模型DOM。1：500DOM影像分辨率為0.1米；根據(jù)圖廓坐標(biāo)來(lái)設(shè)定鑲嵌范圍，指定文件存放路徑，執(zhí)行影像鑲嵌命令，自動(dòng)拼成整幅的DOM；影像鑲嵌完成后，認(rèn)真檢查所生成的DOM，對(duì)接邊區(qū)域內(nèi)部分出現(xiàn)影像模糊、影像遺漏的地方，應(yīng)給予修補(bǔ)，測(cè)區(qū)內(nèi)的影像鑲嵌應(yīng)采用人工方法進(jìn)行，防止出現(xiàn)高層建筑因投影方向不一致而產(chǎn)生的影像扭曲變形。c.能否在使用高精度POS相機(jī)的正攝影像的基礎(chǔ)上，使用強(qiáng)大的空三解算及立體測(cè)圖的軟件，獲得房屋的1：500屋檐線劃圖。在空曠的地方，使用GPS-RTK布控整個(gè)測(cè)區(qū)的掃描校正點(diǎn)，使用移動(dòng)掃描儀，對(duì)城區(qū)地物（如房角）進(jìn)行移動(dòng)掃描呢？答案是肯定的。

4 無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量配合2D移動(dòng)掃描儀測(cè)繪1：500數(shù)字化圖（試驗(yàn)性）

2017年3月，作者參與了廣東某市一個(gè)鎮(zhèn)的1：500地形地籍圖利用無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量配合2D移動(dòng)掃描儀的測(cè)繪工作。航飛面積1.0平方千米，作圖0.51平方千米，困難類別III類。隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和測(cè)繪信息化的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)低空遙感測(cè)繪在1：500或1：1000大比例尺測(cè)圖中的應(yīng)用提出了極高的、迫切的期望：

（1）如何有效解決無(wú)人機(jī)姿態(tài)不穩(wěn)定帶來(lái)的誤差？

（2）由于城中村建筑不規(guī)則，無(wú)法有效提取墻角坐標(biāo)等問(wèn)題？

（3）如何提高外業(yè)調(diào)繪的效率都成為擺在測(cè)繪人面前的挑戰(zhàn)？

本次利用無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量配合2D移動(dòng)掃描儀測(cè)繪1：500數(shù)字化圖是試驗(yàn)性的；本項(xiàng)目平面系統(tǒng)為本市CORS坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)為本市的似大地水準(zhǔn)面精化模型正常高；用網(wǎng)絡(luò)CORS或全站儀施測(cè)像控點(diǎn)，一共布設(shè)了72個(gè)。

（1）飛行器為固定翼無(wú)人機(jī)。

（2）機(jī)載AMC135高精度POS相機(jī)：該系統(tǒng)為高精度POS、單反相機(jī)及專業(yè)正射測(cè)量云臺(tái)整合設(shè)計(jì)成一體的相機(jī)系統(tǒng)，采用進(jìn)口多星高精度GNSS+IMU慣導(dǎo)系統(tǒng)，采用動(dòng)態(tài)后處理模式，保證測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)處理精度可以達(dá)到5cm以內(nèi)。

系統(tǒng)特點(diǎn)：①采用高分辨相機(jī)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)溺R頭校驗(yàn)，達(dá)到測(cè)圖的相關(guān)要求。

②采用專業(yè)正射測(cè)量云臺(tái)，確保相片可立體量測(cè)。

③包含ApplanixUAVPOS系統(tǒng)，極大的減少外業(yè)布控及作業(yè)成本，采用WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)，無(wú)需控制點(diǎn)，轉(zhuǎn)換成本地坐標(biāo)，每個(gè)區(qū)域只需3-5個(gè)控制點(diǎn)。

④提供完整的UAV作業(yè)流程，從影像飛行到DSM，DOM成果。APX15POS性能指標(biāo)：（如表1）

（3）高精度2D移動(dòng)掃描儀：在使用高精度POS相機(jī)的正攝影像的基礎(chǔ)上，使用航天遠(yuǎn)景的空三解算，立體測(cè)圖的方法，獲得房屋照片1：500的屋檐線劃圖；在空曠的地方，使用GPS-RTK布控整個(gè)測(cè)區(qū)的掃描校正點(diǎn)，其他地方用全站儀施測(cè)控制點(diǎn)，為2D移動(dòng)掃描儀的城區(qū)的掃描做準(zhǔn)備。

（4）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪平板：測(cè)繪通是一個(gè)基于android平臺(tái)的專業(yè)的CAD/GIS基礎(chǔ)平臺(tái)軟件，在此平臺(tái)上已經(jīng)延伸出了多種行業(yè)應(yīng)用解決方案，如測(cè)繪地形測(cè)量、地理國(guó)情普查、林業(yè)二類調(diào)查等等專業(yè)應(yīng)用，騁天測(cè)繪通支持各種電子全站儀、GPS輸出數(shù)據(jù)，支持autoCAD的DXF格式數(shù)據(jù)，并全面兼容CASS的圖形符號(hào)庫(kù)，支持GIS的各種圖形、圖像、屬性數(shù)據(jù)，是基于安卓移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)地理信息數(shù)據(jù)采集、處理的平臺(tái)軟件。那么，以上機(jī)載硬件和內(nèi)業(yè)軟件可以解決或改善：①使用高精度POS改善無(wú)人機(jī)姿態(tài)誤差；②高精度2D移動(dòng)掃描儀，高效掃描不規(guī)則建筑面，有效獲得墻角數(shù)據(jù)；③電子調(diào)繪平板，疊加無(wú)人機(jī)正攝線畫(huà)圖+2D掃描線畫(huà)圖，使用測(cè)距儀+皮尺高效現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪，現(xiàn)場(chǎng)清繪。

試驗(yàn)時(shí)間：①航拍2小時(shí)；②施測(cè)像控點(diǎn)6小時(shí)；③內(nèi)業(yè)處理一個(gè)星期。

試驗(yàn)結(jié)果：①正射影像圖精度較好，只有三個(gè)地方平面精度超限，高程精度普遍在II類誤差，有一小片房角高程在30cm左右；②掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)后處理及拼合后，仍然存在與正射影像圖不能很好拼接的問(wèn)題。主要是本區(qū)域施測(cè)的房屋密集、雜亂無(wú)章、房屋不規(guī)則。使得掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)存在：①噪音；②重疊處數(shù)據(jù)冗余；③反射點(diǎn)數(shù)據(jù)太多；④正射影像陰影遮擋部分?jǐn)?shù)據(jù)與掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)兩者都無(wú)法獲取，從而造成個(gè)別“漏空”現(xiàn)象等。本圖塊全解析法測(cè)圖未完成。抽時(shí)間將本圖塊進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪后再進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)。

結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)低空遙感攝影測(cè)量技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用具有較多特點(diǎn)，其效率高、測(cè)量周期短，且成本低。它能滿足1：1000、1：2000在城規(guī)、水利、公路、航道、礦山等方面測(cè)繪工程項(xiàng)目。能否滿足1：500及更大比例尺測(cè)圖精度要求？或能否被廣泛推廣？作者認(rèn)為：只是時(shí)間問(wèn)題。當(dāng)前，載人低空遙感攝影測(cè)量，無(wú)論機(jī)載高精度POS機(jī)或機(jī)載激光雷達(dá)，精度都能滿足1：500測(cè)圖要求；無(wú)人機(jī)在現(xiàn)有條件下，機(jī)載高精度POS機(jī)或機(jī)載激光雷達(dá)配合地面移動(dòng)掃描儀，輔助強(qiáng)大的點(diǎn)云后處理軟件，制作出1：500或更大比例尺的、高精度的正射影像圖和線劃圖并被廣泛運(yùn)用，達(dá)到人們的期望指日可待了。

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致謝：廣東海偉地恒空間信息技術(shù)有限公司、廣州瑞徠測(cè)繪科技有限公司技術(shù)部的同仁及王帆總工。