淺談無人機在大比例尺地形測量中的應用

王亞奇

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局七〇三隊 伊寧 835000）

在地形測繪工程中,傳統(tǒng)的測繪技術存在較大的局限性,要改善這種境況,可以采用無人機的測繪航拍技術,彌補傳統(tǒng)測繪技術上的缺陷。無人機測繪便捷度高、測量范圍廣并且技術操作方面極為靈活。本文對地形測繪工程中無人機的技術流程和技術方法等進行研究分析。

1 技術標準

（1）《數(shù)字航攝儀檢定規(guī)程》CH/Z8021-2010；

（2）《無人機航攝系統(tǒng)技術要求》CH/Z3002-2010；

（3）《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》CH/Z3005-2010；

（4）《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GBT18314-2009)；

（5）《數(shù)字測繪產(chǎn)品檢查驗收規(guī)定和質(zhì)量評定》GB/T18316-2001)；

（6）《1：500、1：1000、1：2000 比例尺地形圖航空攝影規(guī)范》(GB/T15967-2008)。

2 航空攝影基本流程

2.1 數(shù)據(jù)準備

（1）項目測區(qū)內(nèi)有高等級平面控制點5 個以上（含五個）,用于精度控制。

（2）坐標系統(tǒng)：平面坐標系統(tǒng)采用2000國家大地坐標系,中央子午線81度,投影面為參考橢球面。

（3）高程系統(tǒng)：采用1985國家高程基準。

2.2 像控點選取及數(shù)據(jù)采集

選用的像片控制點點位目標影像應清晰,易于判刺和立體量測。當目標與其他像片條件發(fā)生矛盾時,應著重考慮目標條件；像片控制點距離像片上各類標志應大于lmm,距像片邊緣不得小于lcm(18cmX18cm像幅)或1.5cm(23cmX23cm 像幅)；像片控制點應選在旁向重疊中線附近,離開方位線的距離大于3cm(18cmX18cm像幅)或4.3cm(23cmX23c二像幅)。當旁向重疊過大時,離開方位線的距離應大于2cm(18cmX18cm像幅)或3cm(23cmX23cm像幅)。

儀器采用GPS,標稱精度應滿足以下要求：水平標稱精度：±10mm+2ppm；垂直標稱精度：±20mm+2ppm；像控點測量：觀測時間不應少于15秒,每點觀測兩回次,觀測值應在得到RTK 固定解且收斂穩(wěn)定后開始記錄,測回間的平面坐標分量較差不應大于20mm,垂直坐標分量較差不應大于30mm。兩測回結果取平均值作為該像控點測量坐標成果,像控點測量的平面坐標和高程記錄至毫米。

2.3 飛行路線規(guī)劃

根據(jù)區(qū)域范圍線,在軟件中按現(xiàn)場情況設置合理的飛行路線及參數(shù),建立目標區(qū)域飛行計劃。

2.4 航空攝影拍攝技術要求

按照國家目前航攝及成圖標準,像片航向重疊度設計一般為60%～65%,最大不超過75%,最小不少于56%；像片旁向重疊度設計一般為30%～35%,最小不少于13%；以上要求均由相機上的飛行管理系統(tǒng)經(jīng)設置后自動給予保證。同一航線上相鄰像片的航高差不應大于30m,最大航高與最小航高之差不應大于50m,實際航高與設計航高之差不應大于50m。航攝中出現(xiàn)的空缺漏洞應及時補攝,應采用同一臺相機補攝,補攝航線的兩端應超出漏洞之外兩條基線。

2.5 影像質(zhì)量要求

影像應清晰,層次豐富,反差適中,色調(diào)柔和；應能辨認出與地面分辨率相適應的細小地物影像,能夠建立清晰的立體模型。影像上不應有云、云影、煙、大面積反光、污點等缺陷。雖然存在少量缺陷,但不影響立體模型的連接和測繪。影像的曝光過度或不足、影像的重影、散焦與噪點,將嚴重影響三維建模的質(zhì)量。為了避免這類曝光問題，在外出航拍時盡量提前看天氣預報,在多云的天氣拍攝比大晴天更好,如果必須在晴天拍,最好選擇中午左右使陰影區(qū)域最小化。

3 內(nèi)業(yè)處理

航片完成后,首先要對獲取的影像質(zhì)量進行檢查,對不合格的區(qū)域進行補飛,直到獲取的影像質(zhì)量滿足要求；當相片數(shù)據(jù)符合要求后可在內(nèi)業(yè)處理軟件中導入所有的影像數(shù)據(jù)。

攝影測量流程：導入控制點坐標-匹配坐標系-像控刺點-空中三角測量-空三加密-建立數(shù)學模型。

一般說來,保證測區(qū)像點網(wǎng)的構網(wǎng)強度,第一個原則是要保證測區(qū)中每一張影像的三度重疊區(qū)的上、中、下三個標準點位上必須有連接點；保證測區(qū)像點網(wǎng)的構網(wǎng)強度的第二個原則是要保證航線之間的連接強度,這意味著在每一張影像中,位于航線間重疊區(qū)域里的像點必須向相鄰的航線轉刺。

4 立體測圖

采用EPS地理信息工作站基礎平臺進行裸眼3D立體測圖,測繪與地理信息角度構建數(shù)據(jù)模型,綜合CAD（計算機輔助設計,圖形繪制平臺）技術與GIS（地理信息系統(tǒng),空間數(shù)據(jù)管理）技術,以數(shù)據(jù)庫為核心,將圖形和屬性融為一體,從數(shù)據(jù)生產(chǎn)源頭支持測繪的信息化轉變。

立體采集工作流程：工作環(huán)境準備、建立EPS 文件、導入三維模型、導入DOM、立體編輯處理、數(shù)據(jù)檢查、成果輸出。

裸眼3D 信息采集對于信息化的DLG 數(shù)據(jù),表現(xiàn)在完全面向?qū)ο蟮膭討B(tài)符號化且一套數(shù)據(jù)二三維符號化一致、圖屬一體化、圖庫一體化。所有地理要素全部用骨架線+屬性描述方式表示,完全滿足GIS 建庫與應用需求,在顯示與打印環(huán)節(jié)動態(tài)符號化,完全滿足圖式規(guī)范與制圖需求。

按模型進行全要素采集,做到不變形、不移位、無錯漏。采集依比例及用符號表示的地物時,應以測標中心切準輪廓線或拐點連接,采集不依比例尺表示地物時,就以測標中心切準基點、結點、定位線。對模型不清楚,無法準確定位時,務必在相應位置做標記,以便外業(yè)補測。

5 外業(yè)調(diào)繪

外業(yè)調(diào)繪工作流程：資料準備、外業(yè)檢查、調(diào)繪補測、內(nèi)業(yè)編輯、成果輸出。

野外調(diào)繪是航測外業(yè)的最后一道工序,也是確保地形圖數(shù)學精度和地理精度的重要環(huán)節(jié)。外業(yè)人員按規(guī)范、圖式、設計書的要求,利用航內(nèi)初編的線劃圖對內(nèi)業(yè)測繪的地形要素進行野外檢查、調(diào)繪及補測。因此在調(diào)繪工作中要做到四到：走到、看到、問到、測到。調(diào)繪補測工作要認真細致,對原圖上的每一條線、每一個符號都要仔細判讀,并將所調(diào)繪的內(nèi)容及相關量測的數(shù)據(jù)用紅筆標注在圖紙上,做到圖面整潔、易讀,字跡清晰不亂,數(shù)據(jù)交代明確,綜合取舍合理。

一般補測內(nèi)容直接清繪在線劃圖上,各類補測要素要有足夠的定位數(shù)據(jù),能準確的進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)圖形編輯；大面積補測的內(nèi)容應在外業(yè)形成圖形數(shù)據(jù)并編輯后提供給內(nèi)業(yè)。在清繪或編輯時要遵循線狀要素連通、面狀要素封閉的數(shù)據(jù)要求。

建筑區(qū)不繪等高線,但保持一定密度選擇重要地物注記高程點。等高線遇地物時斷開。植被均按實際范圍測繪其邊界,并配值相應的植被符號。地形圖地理名稱調(diào)查注記地名、道路、山名以縣人民政府批準的名稱為準。

高程點注記：高程點按小數(shù)點后2位注記,同時注記點位。

數(shù)據(jù)輸出：地理信息工作站基礎平臺可以根據(jù)需要輸出國家相關標準的DWG 圖形文件、SHP 地理信息文件以及制圖文件。

6 成果目錄

0.035 分辨率數(shù)據(jù)模型（DEM）；1：1000 數(shù)字正射影像圖(DOM)；1：1000數(shù)字線劃圖(DLG)。

7 結束語

對于某些困難的資料，粗差檢測可以采取靈活的方法，當空中三角網(wǎng)的強度較弱時，例如由于影像質(zhì)量差、人工選點、公共連接點的多余觀測數(shù)量少、控制點的數(shù)量也相對較少，區(qū)域平差對任何一個點的誤差都很敏感，使得不能按照常規(guī)操作流程進行粗差檢測和剔除粗差?？蓪堄嗾`差較大的定向點逐個進行檢測，即每次平差將一個點作為檢查點。在最終平差時去掉粗差檢測，將殘余誤差在允許范圍內(nèi)的控制點全部作為定向點參加平差，而將超限的控制點作為檢查點。由于篇幅限制,筆者只做了粗略的探討,還有許多內(nèi)容沒有涉及到,在今后的學習工作中將繼續(xù)努力。