無人機低空攝影測量系統在大比例尺地形圖中的應用

粟華興

摘要：隨著社會的飛速發展，科技也隨之快速的崛起了。本文主要是以測圖鷹 X-100 為實例，從正射影像圖輸出、野外數據采集、數字類線劃圖的逐步生成以及建立三維立體圖等幾個方面結合實際的例子對無人機低空攝影測量系統在大比例尺地形圖中的應用進行了一定方面的研究， 并著重對它的精度進行了相關的分析與研究， 快速有效的解決了無人機有關于數據處理中的主要的問題， 證明在該系統中的應用于大比例尺地形圖測繪中基本上是切實可行的。

關鍵詞：無人機低空攝影測量系統；大比例尺；地形圖；

前言

就以我國目前的科技行業來說，我國測繪行業的發展基本上是呈現出了優良的趨勢。就目前的情況來看， 在對一部分面積比較小空間中航空攝影測量的一些相互關聯的技術，實施航所要花費的資本成本相對比較高；無人機具有有很多的優點比如拍攝范圍廣、靈活度比較高、成本較低以及飛行速度相對較慢等等一系列的特點，人機模型的出現快速有效的解決了小面積地域中的航空測量的有關問題，具有優良的使用價值。

1 系統的組成

1.1 有關Gatewing X-100 無人飛行器的綜述

本文所要講訴的無人機航測平臺是由比利時國家所生產的測圖鷹 X-100型號，該航測的安全飛行高度一般不會高于600 米，像幅的幅度大小應該為5.7mm×7.5 mm，續航最長的時間為40 分鐘，飛行的速度為每小時 80 ～ 90 千米；像素的大小約為0.002 08 m毫米，相機的最大焦距約為6.2 毫米。GatewingX-100 無人飛行器具有一些一些特殊的功能以及獨特的輕量化機身的相關的設計，翼展約為100 厘米，載重約為2 千千克；一般使用彈射架的起飛與降落， 普遍的降落方式為硬著陸， 起降場地的選擇一般會比較簡單；系統能夠有效的把結合測繪高新技術以及傳統攝影測量技術結合起來， 可以快捷安全的測繪一些比較難以達到的或者是較危險的區域， 特別是在一小片的航測中具有相當高的性價比優勢。具體的地面分辨率 GSD、飛行面積 M 之間的關系、飛行高度H以及可以滿足的地形圖的比例尺。

1.2數字測圖系統

本文所涉及到的數字測圖系統是基于 Microstation J 平臺而開發出來的SSK 數據采集的相關軟件。該軟件一般會配合武漢海地公司生產的著名產品如三維鼠標以及立體眼鏡，比手輪腳盤方式的測圖更能提高效率而且會很大程度上的節省一些人力，可以能夠精確的進行地圖的測繪。這個系統中一般包含地類的數據庫，一般來說可以方便的進行一定的選擇， 而且可以輸出為通用的 CAD 圖形， 操作簡單易行。

1.3 無人機影像處理的軟件

當代的航測全自動空三及無人機影像處理軟件 Cloud -ATVer.1.0 是一套全數字化的攝影測量的整體系統， 能夠處理現有的組合寬角相機影像、航攝相機以及數碼的相機， 適用于低空輕型機的航攝、普通飛機的航攝、無人飛艇航攝所獲取的豎直攝影影像、交向攝影影像、無人機航攝、傾斜影影像以及一些復雜航線多基線攝影影像的數據處理， 通過多方面的視影像匹配自動構建出來空中的三角測量網， 配合低空遙感的高分辨率等影像，實現高精度航測的定位。Cloud - AT Ver.1.0 軟件具有自動生成 DEM 功能、自動生成 DOM 功能、自動生成 DSM 功能、自動空中三角測量功能以及相機檢校等多種實用功能。它的特點如下：

1）經過處理的數據可以直接進行立體的測圖。

2） 空三加密速度快、自動匹配準確。

3）具備相機檢校功能， 最終會節約一定的相機檢校的相關費用。

4）可以處理傳統的大型的飛機也可以處理一些無人機影像數據， 支持。

有無 GPS 、GPS等條件下的空三解算；

2 測繪大比例尺地形圖的作業流程

無人機低空攝影測量系統測繪大比例尺地形圖的工作主要內容包括獲取測區影像數據、內業空三加密、野外像控點測設以及數字測圖幾個主要的步驟， 其中記錄影像大地坐標、內業空三加密主要輸出加密后的影像、 DEM 數據以及三個角元素的文件、相機文件、空三精度報告以及照片的外方位元素、記錄自動提取的特征點的大地坐標文件、 精確匹配后確定的用于相對定向和空三平差的定向點影像坐標文件等， 經過空三加密后的影像可以直接導入 SSK 進行數字的測圖。

3 應用實例

本文一般是利用 Gatewing X-100對某以特定的區域進行低空數字攝影測量為例，飛行面積1.7 km 2 ，地面分辨率0.1 m，飛行高度為300 m，野外測設像控點 33 個，檢查點 76 個。

3.1 空三精度分析

采用 Cloud- AT Ver.1.0 軟件對航飛影像進行了一定的空三加密，相對定向以及絕對定向精度。經過一定程度的加密后的數據， 直接導入 SSK 軟件進行相關的立體測圖， 測圖基本完成以后， 選取野外檢查點中的 10 個進行對比， 并獲取了一些檢查點的精度。從檢查點精度中可以看出來，高程精度相對較低，但是一般會小于0.5 米，可以滿足 1∶ 2 000 比例的地形圖的測繪要求。

3.2 DOM 輸出

對影像進行空三的加密以后，Cloud - AT Ver.1.0 軟件輸出了DEM 數據，并通過 DEM 數據批量輸出了一些正射影像圖， 將正射影像圖導入 ERDAS 軟件即可完成 DOM 的拼接。最終得到了的正射影像圖。

3.3 DLG 生成

由 Cloud - AT Ver.1.0 軟件輸出的數據文件中主要包括： 影像的外方位元素即加密后的影像文件、相機文件等。將上訴的文件進行編輯并導入 SSK 軟件即可進行 DLG 數字采集。將整個測區線劃圖進行拼接即得到最終的 DLG。部分區域的數字線劃圖（DLG）。

3.4 三維立體圖建立

三維立體圖的生成是建立在 DLG 的基礎上結合測區的 DEM 數據完成的。

結論

綜上所述，無人機低空攝影測量系統一般會在大比例尺地形圖中的應用具有很強的可行性，它能夠快捷的獲得高精度的低空影像，加強測繪的結果的時效性，經過比較合理的處理之后的高精度低空影像，能夠應用于新農村建設、城市變形監測、城市規劃、國土資源遙感監測、重大工程項目、資源開發以及應急救災等許多方面，在較大程度上促進了我國測繪行業的快速發展對于國民的建設具有十分深遠而且重要的意義。

參考文獻

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