無人機航攝影像空中三角測量技術在管道工程帶狀地形圖測量中的應用探討

王軍

摘 要：通過利用無人機航攝系統獲取的影像數據和POS數據，以GPS-RTK野外實測獲取的像控點數據為基礎，進行了空中三角測量，并對成果精度進行了分析，表明空三結果滿足相關規范的要求，證明了無人機應用于管道工程帶狀地形圖測繪是可行性的，同時也為今后的應用提供了經驗。

關鍵詞：無人機航攝；三角測量；帶狀地形圖

1 概述

無人機航攝系統是以無人機為飛行平臺，利用高分辨率相機系統獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統實現影像的自動航拍和獲取，同時實現航跡規劃和監控、信息數據壓縮和自動傳輸、影像預處理等功能，具有高智能化程度、穩定可靠、作業能力強的低空遙感系統[1]，系統基本構成包括飛行平臺、飛行導航與控制系統、地面監控系統、任務設備數據傳輸系統、發射與回收系統、地面保障設備[2]。作為一種新興的獲取空間數據技術，是常規攝影測量的創新發展，具有影像分辨率高、作業效率高、靈和性強、時效性強等優勢，目前已廣泛應用于各行業。

本文利用無人機航攝系統獲取的影像數據和POS數據，以GPS-RTK野外實測獲取的像控點數據為基礎，進行無人機影像的空三計算，并利用數字攝影測量系統繪制1：1000帶狀地形圖。

2 作業流程

2.1 像控點測設

由于無人機影像受像幅小等因素的影響，常規攝影測量控制點的布設方式無法完全適用于無人機航攝像控點的布設，因此，選擇合理的控制點布設方案是無人機影像空三計算的關鍵。鑒于管道測區為線狀，像控點宜在線路首末及中間布設。數據采集可采用GPS測量。

2.2 空中三角測量

空中三角測量是攝影測量的關鍵步驟，它利用少量地面控制點將整個區域網連接成一個整體，通過區域網平差計算一個測區中所有影像的外方位元素和所有加密點的地面坐標[3]，其精度直接影響到后期地形圖的成圖精度。由于無人機采用的是非量測相機，獲取的影像存在畸變，因此，首先需要對影像采取畸變糾正、圖像處理等方式進行預處理，然后再進行空三平差。針對無人機獲取的影像特點，空三平差宜采用光束法區域網平差。

2.3 帶狀地形圖采集

空三計算完成后，可利用數字攝影測量系統繪制1：1000帶狀地形圖。在地形制作時，先導入對應得影像數據和空三成果，然后進行地物地貌要素的采集，并對數據編輯。在管道工程帶狀地形圖制作時，采集范圍面積一般為線路中線兩側各200米的區域。

3 應用

本次采用固定翼無人機搭載佳能5D Mark Ⅱ數碼相機，考慮到能獲得較好的基高比及能同時兼顧影像質量和像幅大小，相機采用35mm焦距，按1：1000成圖比例尺計算航攝因子和航線設計。獲取的影像各項技術指標均滿足規范要求，航攝覆蓋全測區且無航測漏洞。

本次空三平差采用光束法區域網平差，其平差結果為：內業加密點平面位置中誤差為0.301m，高程中誤差為0.734m。平差結果表明，空三精度滿足規范要求，其成果可用于繪制1：1000帶狀地形圖。

4 結束語

無人機航攝系統作為一種新興的獲取空間數據技術，具有影像分辨率高、作業效率高、靈和性強、時效性強等優勢。但由于其采用的是非量測相機，受像幅小、影像存在畸變等因素的影響，導致空三計算存在一定的困難。本文利用無人機航攝系統獲取的影像數據和POS數據，以GPS-RTK野外實測獲取的像控點數據為基礎，進行了空中三角測量，并對成果精度進行了分析，表明空三結果滿足相關規范的要求，同時也為今后的應用提供了經驗。

參考文獻

[1]楊潤書，吳亞鵬，李加明，等.無人機航攝系統的特點及應用前景探討[J].地礦測繪，2011，27（1）：8-9.

[2]國家測繪局.CH/Z3002-2010無人機航攝系統技術要求[Z].北京：國家測繪局，2010.

[3]張祖勛，張劍清.數字攝影測量學[M].武漢：武漢測繪科技大學出版社，1996.

[4]國家測繪局.CH/Z3003-2010低空數字航空攝影測量內業規范[S].北京：國家測繪局，2010.

[5]GB/T23236-2009數字航空攝影測量空中三角測量規范[S].