無人機航空攝影測量在帶狀地形圖測量中的應(yīng)用

馮華峰

【摘 要】無人機航空攝影測量融合了RTK等技術(shù)，它由于成本低、外業(yè)測量工作量小、結(jié)果精度高及成圖速度快，近年來在測量中廣為應(yīng)用。論文通過結(jié)合具體的工程案例，說明了無人機航空攝影測量系統(tǒng)的運用機制，并分析了無人機航空攝影測量技術(shù)在該地形測繪工程案例中的應(yīng)用方法。

【Abstract】UAV aerial photogrammetry integrates RTK and other technologies. It has been widely used in surveying in recent years due to its low cost， small workload in field surveying， high accuracy of results and fast mapping speed. In this paper， the application mechanism of UAV aerial photogrammetry system is explained by combining with specific engineering cases， and the application method of UAV aerial photogrammetry technology in this topographic mapping engineering case is analyzed.

【關(guān)鍵詞】無人機;航空攝影測量;地形測繪

【Keywords】UAV; aerial photogrammetry; topographic mapping

【中圖分類號】P231;P217 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）06-0174-02

1 引言

受到科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的影響，我國的航空攝影測量技術(shù)獲得了長足進步。不過鑒于航空攝影測量工作開展通常對審批的專業(yè)性要求很高，并且易于被外界不同因素干擾，總體的經(jīng)濟成本也過高，由此導(dǎo)致其在地形圖測量當(dāng)中的應(yīng)用率較低。在無人機技術(shù)誕生之后，其憑借簡單、靈活的操控性且性價比較高的優(yōu)勢，引起很大的關(guān)注，有利于提高地形圖測繪的效率。

2 無人機航空攝影測量系統(tǒng)技術(shù)的運用機制

對于無人機航空攝影測量系統(tǒng)而言，屬于一項全新的技術(shù)類型，其中融合了高空攝影、遙控遙測以及視頻影像處理等眾多不同的技術(shù)。而在該系統(tǒng)中主要涵蓋了無人機、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及地面管控站等。

3 地形測繪工程實例

2019年6月，重慶金地土地房屋測量有限公司主要負責(zé)對南道高速公路1：1000的地形圖進行測繪管理，此測定區(qū)域以山地與丘陵為主，相應(yīng)的平均海拔是800m，最低是600m，最高是1000m，測區(qū)的實際面積為3.2km2。由于此測定區(qū)域擁有非常復(fù)雜的地理環(huán)境，地形十分陡，假如運用以往常見的測繪方式，會浪費很多不必要的人力與時間，耽誤工期。鑒于所測量位置的視野較寬，因此，可以運用無人機航空攝影測量的方式，其中應(yīng)用到相應(yīng)的平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定進行使用。

4 地形測繪當(dāng)中無人機航空攝影測量技術(shù)的具體運用方法

4.1 無人機航空攝影測量的相關(guān)說明

通過結(jié)合測量區(qū)域的面積、空中以及天氣等狀況，該工程運用了華測P700E型號的無人機設(shè)備，憑借較長的續(xù)航時間和極高的精度優(yōu)勢，使其得以有效運用。同時，使用了Sony RX1 4000萬的像素相機，相應(yīng)鏡頭的焦距是30mm，并借助有關(guān)航線設(shè)計軟件完成了具體飛行規(guī)劃方案的編制。此次無人機航空攝影測量的高度大概為600m，需要飛行4個航線，總共花費大概3個小時，最終得到184張航空影像。通過對攝像進行檢驗，發(fā)現(xiàn)不存在云影遮擋的情況，整體的色彩十分勻稱，達到了地形測繪相關(guān)規(guī)定。

4.2 科學(xué)設(shè)置有關(guān)像控點

設(shè)置有關(guān)像控點的基本作業(yè)流程包括：影像資料準(zhǔn)備、區(qū)域網(wǎng)劃分、控制點目標(biāo)選取、控制點野外施測、成果整理等。平高控制點設(shè)置在2條及以上航線旁向重疊中線附近。在影像拍攝之前進行實地選點布設(shè)控制標(biāo)志和航拍后在明顯地物點刺點的方法，刺點目標(biāo)應(yīng)選在影像清晰、能準(zhǔn)確刺點的目標(biāo)點上，比如圍墻、房角轉(zhuǎn)角處，道路、水渠交叉處，高程控制點的刺點目標(biāo)應(yīng)選在高程變化不大的地方?？刂泣c的施測：測量控制點的平面坐標(biāo)、控制點的高程，采用重慶CORS 網(wǎng)絡(luò)RTK聯(lián)測，能滿足本工程對地形測繪的精度要求。

4.3 空中三角測量

空中三角測量是利用航空攝影影像與所攝目標(biāo)之間的空間幾何關(guān)系，根據(jù)少量像控點，計算待求點的平面位置、高程和影像外方位元素的測量方法[1]?？罩腥菧y量一般采用解析法，最常用的建網(wǎng)方法是航帶法、獨立模型法和光束法。而無人機空中三角測量實現(xiàn)了POS與航攝儀設(shè)備的結(jié)合，并借助GPS定位的方式，進而得到航攝儀設(shè)備的具體位置參數(shù)、無人機姿勢態(tài)參數(shù)等。通過對有關(guān)DGPS 和IMU數(shù)據(jù)信息加以科學(xué)處理，能夠得到相應(yīng)影像的六個外方位元素。

實際上，開展航空攝影測量工作的過程中，依靠無人機和自動化測定系統(tǒng)連接的方式，并借助計算機技術(shù)，完成相關(guān)影像信息的準(zhǔn)確分析與計算處理。對于整個航空攝影的環(huán)節(jié)，不必進行任何人為操控。不過運用三角測定方式明確具體的目標(biāo)位置的影像過程中，要求有關(guān)測量工作者選用合適的測定連接點，便于以后測定工作的開展。同時，針對選取后的連接點和像控點予以科學(xué)調(diào)試處理，進而實施空中三角測定。對于此環(huán)節(jié)，則運用相關(guān)Pix4D mapper航測數(shù)據(jù)處理管控系統(tǒng)完成測定。此系統(tǒng)擁有自動化、高效處理以及較高的精度等眾多優(yōu)勢，借助相關(guān)光束法位置網(wǎng)平差軟件，實現(xiàn)準(zhǔn)確定位與計算相應(yīng)的原始影像，獲得有關(guān)參數(shù)[2]。具體的運用過程中，應(yīng)該重視內(nèi)定向、相對定向、加密點和轉(zhuǎn)點選用、建立相應(yīng)的區(qū)域網(wǎng)、加密點的科學(xué)整理等不同的環(huán)節(jié)，進而得到空中三角測定的準(zhǔn)確結(jié)果。

4.4 航空影像相關(guān)數(shù)據(jù)的科學(xué)收集與野外調(diào)繪說明

進行相關(guān)測繪數(shù)據(jù)信息的采集過程中，主要運用了數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，依靠對空三加密成果的運用，進而得到空中三角測定的最終結(jié)果，同時科學(xué)構(gòu)建相關(guān)數(shù)字產(chǎn)品與恢復(fù)立體模型，進行全要素科學(xué)采集的同時，完成對DOM數(shù)字正射影像圖、DLG數(shù)字線劃圖的準(zhǔn)確繪制。通過科學(xué)分析與判定相應(yīng)的攝影影像，能夠明確影像代表地面物體的相應(yīng)特點、屬性情況。影像判讀是根據(jù)地物的光譜特性、成像規(guī)律、影像特征來識別地物，判斷出類別及屬性。采用綜合判讀調(diào)繪法，先室內(nèi)判讀，后野外檢核調(diào)查和定性，最后室內(nèi)清繪整飾的方法。野外調(diào)繪內(nèi)容主要涵蓋相關(guān)居民區(qū)域、水系、有關(guān)設(shè)施、道路以及其他基礎(chǔ)設(shè)施、獨立地物、境界、地理名稱和注記等。野外調(diào)繪要注意新增地物，必須在調(diào)繪時補測，本次測量采用重慶CORS 網(wǎng)絡(luò)RTK實測[3]。

4.5 野外實測成果質(zhì)量檢查和驗收

利用野外實測數(shù)據(jù)成果與航空攝影影像所構(gòu)地形圖數(shù)據(jù)資料進行質(zhì)量檢查，應(yīng)該根據(jù)相關(guān)比重的規(guī)定，并有效利用通過采集得到的相應(yīng)數(shù)字正射影像圖、數(shù)字線劃圖等信息資料，對其進行打印。利用外業(yè)調(diào)繪檢查的方式，對民眾的居住地種類合理與否進行檢查，并加以選擇，相關(guān)主、次干道和支線清晰與否、居民地的輪廓特點明顯與否、有關(guān)要素的屬性完整與否、相應(yīng)標(biāo)記科學(xué)與否等情況加以細致檢查[4]。

同時應(yīng)該科學(xué)測量所采集到的有關(guān)地貌與地物等情況，并加以準(zhǔn)確標(biāo)記處理，對房屋屋檐的寬度加以糾正，以高程點的相關(guān)補測數(shù)據(jù)為依據(jù)，完成細致檢查的任務(wù)，然后運用有關(guān)南方CASS9.0軟件進行科學(xué)編輯處理，形成相應(yīng)的整飾圖。而針對相關(guān)數(shù)字線劃圖質(zhì)量精度的檢驗過程中，則運用CORS網(wǎng)絡(luò)RTK 野外測定的方式，對于各個地貌點進行測定，并在圖中選擇50個顯著的地物點，涵蓋了相關(guān)的道路交叉點、圍墻角以及房角等。此外，科學(xué)對比與分析數(shù)字線劃圖的相應(yīng)坐標(biāo)與重慶CORS網(wǎng)絡(luò)RTK測定的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并加以整合，平面精度中誤差為 0.29 m， 高程精度的中誤差為 0.23 m ， 按照我國CH/T 1020-2010 《1：500 1：1000 1：2000 地形圖質(zhì)量檢檢技術(shù)規(guī)程》實施要求[5]，1∶1000 數(shù)字線劃圖（ DLG） 地形圖中地物點在丘陵的平面位置中誤差為 0.6 m，地形圖上丘陵地物點高程中誤差為 0.5m 。 所以航空攝影所得數(shù)字線劃圖（ DLG） 成果經(jīng)綜合評定，結(jié)果為“合格”。

5 結(jié)語

綜上所述，對于地形圖測繪而言，通過運用無人機航空攝影測量技術(shù)，能夠達到高效、準(zhǔn)確獲得高分辨率數(shù)字正射影像與傾斜影像的效果，同時借助相關(guān)圖像處理軟件，完成對三維數(shù)字模型、正射影像圖的繪制，提高地形圖的精度，其重要性不容忽視，擁有很大的發(fā)展空間。

【參考文獻】

【1】CH/Z 3001-2010 無人機航攝安全作業(yè)基本要求[S].

【2】GB/T23236-2009 數(shù)字攝影測量空中三角測量規(guī)范[S].

【3】GB /T 7930—2008. 1∶ 500 1∶ 1000 1∶ 2000 地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范[S].

【4】張祖勛， 張劍清. 廣義點攝影測量及其應(yīng)用[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版）， 2005， 30（1）：1-5.

【5】GB/T24356-2009 測繪成果質(zhì)量檢查與驗收[S].