無人機航攝技術(shù)測繪地形圖的精度探討

劉世飛，史華林，杜力立

（中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計研究院有限公司，昆明650031）

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，促使測繪工作的專業(yè)性及技術(shù)水平明顯提升，其中具有代表性的是對低空無人機數(shù)碼航攝技術(shù)的應(yīng)用。低空無人機數(shù)碼航攝具有靈活性、無須專用機場、運輸便捷等特點，能夠在測量困難、突發(fā)自然災(zāi)害、小塊區(qū)域等嚴(yán)峻環(huán)境下作業(yè)。下文將應(yīng)用無人機航攝系統(tǒng)測繪1∶1000、1∶2000地形圖為案例，對無人機航攝測繪地形圖的精度進行探究。

2 像控點布設(shè)方案分析

2.1 無人機航空影像

本次研究中所選案例為應(yīng)用固定雙翼輕型無人機獲取的航攝影像，相機焦距為24.3030mm，相對航高81m，旋偏角最大為2.1°，像素為6.4μm，地面分辨率約為21cm，單張原始影像像素為3744×5616，畸變改正后像素為3820×5712。

2.2 選擇試驗區(qū)

像控點不同布設(shè)方案區(qū)域網(wǎng)平差結(jié)算試驗區(qū)面積約為15.6km2，其中覆蓋5條航線，百余張相片，地形為平地，選擇4km2區(qū)域作為1∶2000地形圖測制試驗區(qū)。試驗區(qū)地形中有3/4為平底，1/4為丘陵，于1∶2000地形圖試驗區(qū)內(nèi)選擇1km2平地區(qū)域完成1∶1000地形圖測制試驗。

3 像控點不同布設(shè)方案區(qū)域網(wǎng)平差試驗

3.1 布設(shè)方案

選擇 2、4、6、8、12、18、24 條基線跨度，針對同一區(qū)域網(wǎng)實現(xiàn)空中三角測量平差結(jié)算，應(yīng)用同種142個野外檢查點對不同布設(shè)點方案所在區(qū)域網(wǎng)的平差結(jié)算結(jié)果給予監(jiān)測。5條航線構(gòu)成區(qū)域網(wǎng)與試驗區(qū)內(nèi)布設(shè)119個像控點、142個野外檢查點、地形圖測制試驗區(qū)分布情況如圖1所示。

圖1 區(qū)域網(wǎng)平差試驗像控點、檢查點分布圖

3.2 區(qū)域網(wǎng)平差結(jié)果

試驗中應(yīng)用同類142個野外檢查點對像控點不同布設(shè)方案區(qū)域網(wǎng)平差進行結(jié)算，其結(jié)果如表1所示。此結(jié)果顯示，基線跨度若不超過6條，所布設(shè)的野外相片控制單參與定向進行區(qū)域網(wǎng)平差，平面與高程精度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。若基線跨度為6～24條，所布設(shè)的野外相片控制點參與定向進行區(qū)域網(wǎng)平差，平面精度不夠理想[1～3]。

表1 像控點不同布設(shè)方案平差結(jié)算結(jié)果

將表1結(jié)果作為基礎(chǔ)，地形圖精度檢測試驗選擇6條基線跨度平差后的加密成果設(shè)置立體模型，在此模型中，對多幅不同比例的試驗圖全要素進行立體采集與繪制[4]。同時，應(yīng)用調(diào)繪底圖進行檢查與調(diào)整，結(jié)合調(diào)繪資料進行數(shù)字線劃圖DLG制作，結(jié)合野外實際檢查點對DLG成果給予精度檢測[5]。

3.3 地形圖精度檢測

依據(jù)GB/T 24356—2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對本次1∶1000與1∶2000比例地形圖平面精度進行監(jiān)測，檢測點大部分為固定道路的交叉點、水溝交叉點、較明顯的田埂交叉點位置，并聯(lián)測為校核布設(shè)的像控點。檢測結(jié)果為：1∶2000地形圖平面與高程精度符合航測業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，同時也符合平地與丘陵成圖標(biāo)準(zhǔn)；1∶1000平面精度符合航測業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與平地丘陵成圖標(biāo)準(zhǔn)，但其高程精度未達標(biāo)準(zhǔn)[6]。

4 結(jié)語

綜合以上試驗結(jié)果與精度檢測結(jié)果進行分析，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯、質(zhì)量檢查等一系列流程均會影響地形圖的精度，其中數(shù)據(jù)采集尤為關(guān)鍵。無人機航攝系統(tǒng)可以有效完成平地與丘陵地區(qū)的地形圖測繪，需要注意的是，1∶1000高程注記點應(yīng)進行野外實測。本文的試驗結(jié)果與精度檢測分析了比例尺為1∶1000和1∶2000的地形圖的平面與高程精度是否符合業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的精度探討，并采用無人機航攝彌補了傳統(tǒng)測繪系統(tǒng)所存在的不足。，并解決傳統(tǒng)測繪工作中的局限性問題，可快速進行特定地區(qū)地理信息的測定。利用測繪地形圖信息可繪制數(shù)字線劃圖或是設(shè)置三維立體模型，將其應(yīng)用到城市規(guī)劃、地理信息檢測、工程建設(shè)、災(zāi)害后地區(qū)內(nèi)地理信息了解等領(lǐng)域中均能夠發(fā)揮出重要價值。