無人機在大比例尺地形測圖中的精度控制

龔 平

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊，貴州 清鎮(zhèn) 551400）

目前，無人機在大比例尺地形測圖中的應(yīng)用十分普遍，無人機的應(yīng)用，有助于測繪部門繪制地形圖，并找出地域范圍內(nèi)的礦山資源，從而促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。但是在應(yīng)用無人機進行大比例尺地形測圖作業(yè)時，需要對測圖精度進行控制，只有這樣，才能保證無人機功能的充分發(fā)揮。因此，對無人機在大比例尺地形測圖中的精度控制進行研究，具有十分重要的意義。

1 無人機金屬礦山地形測圖項目概述

1.1 項目概述

為了查明修文大興村附近的礦產(chǎn)資源，滿足1:500地形測量的施工要求，某單位于2018年5月15日進入作業(yè)現(xiàn)場，并在6月1日完成了地形測圖作業(yè)，工作耗時15日。接下來對項目具體情況進行說明：①本次作業(yè)的測區(qū)面積為5.4km2。②本次測量的目的是查明修文大興村附近的礦山。③本次測量作業(yè)建立了4個GPS控制網(wǎng)點和29個航測像控點。④編輯繪制修文大興村1:500地形圖和三維模型各一份。

1.2 測區(qū)概況

本次地形測圖項目的地點位于修文縣小箐鄉(xiāng)收費站北面2km處，地理位置介于東經(jīng)106°32'26"，北緯26°56'47"區(qū)域內(nèi)。項目所在區(qū)域具有良好的交通，且農(nóng)作物較多，空氣狀態(tài)良好，礦產(chǎn)資源豐富，存在多座具有開采價值的礦山。測區(qū)整體規(guī)劃面積約5.4km2。

1.3 成果規(guī)格和主要技術(shù)指標(biāo)執(zhí)行情況

為保證礦山測圖的效果，該單位在測圖作業(yè)過程中，在遵循相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，取得的成果規(guī)格具體表現(xiàn)在以下方面：

（1）坐標(biāo)系統(tǒng)和高程基準(zhǔn)。礦山大比例尺地形測圖項目所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)為1980年西安坐標(biāo)系，并遵循1985年國家規(guī)定的高程基準(zhǔn)。

（2）成圖方法。礦山大比例尺地形測圖項目采用的無人機類型為大疆精靈4pro無人機，通過無人機的使用，對修文大興村附近的地形數(shù)據(jù)進行采集，通過ContexCapture Master進行空三加密以及EPS采編和cass7.0軟件的使用，完成數(shù)字化制圖工作。此外，在進行編輯成圖的過程中，還使用了ContexCapture Master進行空三加密以及EPS采編和cass7.0軟件，基于無人機航拍所采集的坐標(biāo)和圖片數(shù)據(jù)，在電腦中生成了三維數(shù)字模型，并利用南方測繪地形圖軟件進行圖形編輯[1]。

（3）測圖比例尺。礦山大比例尺地形測圖項目的測圖比例尺高達1:500，測距為1m。

（4）地形圖分幅及編號。礦山大比例尺地形測圖的成圖方式為數(shù)字化成圖，但尚未對地形圖進行分幅處理。

（5）礦山大比例尺地形測圖所使用的設(shè)備。礦山大比例尺地形測圖項目所使用設(shè)備包括以下幾種：①大疆精靈4pro無人機。這款無人機的續(xù)航時間長達20min，其正常航速為15m/S，測圖任務(wù)完成后，無人機會自動的返航。并且無人機上還攜有像素高達2000萬的航攝儀。②中海達V30 GPS接收機3臺/套。為保證測圖項目的效果，測繪單位在項目作業(yè)過程中，使用了一套中海達V30 GPS接收機，該接收機在快速靜態(tài)作業(yè)模式下的精度可達±（5mm+2ppm×d），能夠滿足礦山大比例尺地形測圖的需求[2]。

1.4 礦山大比例尺地形測圖項目的工作流程

礦山大比例尺地形測圖項目的工作流程依次為：①資料收集；②工作準(zhǔn)備；③工作安排；④外業(yè)采集數(shù)據(jù)；⑤內(nèi)業(yè)成圖；⑥資料匯總；⑦提交成果。

2 無人機在礦山大比例尺地形測圖項目中的精度控制措施

（1）工作準(zhǔn)備。測繪單位在礦山大比例尺地形測圖項目作業(yè)前，應(yīng)該將項目作業(yè)要求作為依據(jù)，設(shè)計作業(yè)方案，并制定了生產(chǎn)計劃。首先，測繪單位需要對參與作業(yè)的人員進行技術(shù)培訓(xùn)和安全教育，促使項目作業(yè)人員掌握作業(yè)技術(shù)，了解相關(guān)的法律法規(guī)，明確作業(yè)任務(wù)，熟悉操作規(guī)程，從而使測圖精度得到保證。其次，測繪單位還應(yīng)組織技術(shù)人員，對測圖設(shè)備進行的維護和檢查，并采購測圖作業(yè)所需的物資。最后，在作業(yè)開始前，測繪單位通過查找資料的方式，對測圖區(qū)域的土地調(diào)查資料進行了分析和利用，從而為礦山大比例尺地形測圖作業(yè)的開展，奠定堅實的基礎(chǔ)。

此外，測繪單位還應(yīng)在測圖工作開始之前，準(zhǔn)備好測圖所使用的設(shè)備，主要包括GPS設(shè)備、相機和若干張記錄紙。然后在野外作業(yè)時，還應(yīng)檢查GPS設(shè)備的剩余電量、相機的剩余電量、相機的內(nèi)存空間，在作業(yè)完成后，需要及時充電，以保證設(shè)備的使用效果。最后是基礎(chǔ)控制點資料的收集。測繪單位需要將項目需求作為依據(jù)，合理的收集等級控制點，如果控制點與測量要求不符，應(yīng)該將已有控制點作為基礎(chǔ)，對控制點進行加密。

（2）像控點的布設(shè)。①像控點布點方式。像控點布設(shè)是保障無人機測圖精度的重要措施，一般情況下，采用航線兩端及中間均隔一或兩條航線布設(shè)平高點的方法是像控點布設(shè)的主要方式。這種布設(shè)方式有利于控制成圖的精度。②像控點的選點。像控點的選擇應(yīng)該遵循航攝相片影像清晰的原則，同時還要避免所選像控點，對側(cè)相機造成遮擋。在礦山測圖時應(yīng)用無人機測圖，所避免將圓山頂、狹窄溝頭、以及具有明顯高低差的房角作為選點位置。③像控點的測量。在選點結(jié)束后還要對像控點進行測量，一般情況下，測量時需要采用GPS RTK方法。像控點測量首先需要校正坐標(biāo)系，校正方法為將已知控制點坐標(biāo)輸入至電子手簿之中，然后在流動站接收機安裝在已知電商，測得準(zhǔn)確的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后將已致坐標(biāo)數(shù)據(jù)和GPS測量結(jié)果所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行對比，求得參數(shù)，掌握二個坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。最后，對水平殘差和垂直殘差的數(shù)值進行檢查，判斷其是否滿足測量精度要求，參差不得大于2cm。④像控點的拍照。在無人機野外作業(yè)時，工作人員應(yīng)該控制無人機在觀測處進行不少于5次的拍照，在這5次拍照中，遠照為4次，近照占1次。近照要求攝清天線需要擺放在桿尖落地處，如果1張照片無法準(zhǔn)確描述，亦可多拍攝幾張。⑤觀測記錄。在無人機野外作業(yè)完成后，需要做好相應(yīng)的記錄，并繪制草圖，對刺點處進行準(zhǔn)確記錄。在繪制草圖時，應(yīng)標(biāo)明相鄰事物的關(guān)系，同時還要關(guān)聯(lián)像控點編號和照片編號，避免錯誤問題的出現(xiàn)。

（3）控制測量。礦山大比例尺地形測圖作業(yè)中采用了貴州省的CORS系統(tǒng)，并選擇了國家E級點的控制點作為起算點。①GPS控制執(zhí)行情況。在地形測圖作業(yè)中，測繪單位嚴(yán)格遵守由整體到局部的控制原則，以保證技術(shù)的先進性和測圖的精確性。此外，測繪單位還按照技術(shù)方案，將礦山大比例尺地形測圖方式分為了兩類，一類是地形控制測量；另一類是無人機航空測量。其中地形控制測量的組成部分包括像控點測量和基本控制點測量。②GPS控制點的編號。測繪單位在測圖作業(yè)中，將G+作為了GPS點的編號，比如:G1、G2...。礦山大比例尺地形測圖作業(yè)GPS控制點坐標(biāo)如表1所示：

表1 GPS控制點坐標(biāo)

3 結(jié)論

綜上所述，本文以修文大興村航測1:500地形測量項目為例，對無人機在礦山大比例尺地形測圖中的應(yīng)用和精度控制進行了分析，并提出了工作準(zhǔn)備、控制測量、質(zhì)量檢查等精度控制措施，從而為測繪工作精度的提升，創(chuàng)造有利的條件。