無人機航空攝影測量技術在大比例尺地形圖測量中的應用

胡黎霞　王建軍

摘 要∶ 無人機航空攝影測量技術具有機動靈活、操作簡便、快速響應、成圖精度高、產品豐富等優點，搭載最新的攝影測量系統，可以將影像的分辨率控制在0.05m～0.2m之間，進而可以滿足1∶1000比例尺地形圖測量規范的要求。本文簡要介紹了無人機航空攝影測量的技術路線和流程，并結合本院的生產實踐，給出了利用無人機進行某鎮區1∶1000地形圖測量的應用實例。

關鍵詞∶ 控制測量； 立體像對； 空中三角測量； 精度

1. 引言

隨著我國經濟的快速發展，急需相應的測繪技術手段為其保障服務。在測繪小面積、大比例尺數字化地形圖時，傳統的測量方法是通過全站儀和GPS相結合的全野外數字作業方法，此種方式外業工作量大、工期長，已不能滿足測繪工作日益追求效率的要求。近年來，隨著無人機技術的不斷發展，無人機攜帶航空攝影測量系統在大比例尺地形圖測繪中的應用越來越廣泛，其具有機動靈活、操作簡便、快速響應、成圖精度高、產品豐富等優點，由于搭載了最新的攝影測量系統，可以將影像的分辨率控制在0.05m～0.2m之間，進而可以滿足1∶1000大比例尺地形圖測量規范的要求。

2. 無人機航測技術概述

2.1 總體技術路線

無人機作為航空攝影平臺，以獲取高分辨率空間數據為應用目標，通過3S技術在系統中的集成應用，達到實時觀測和空間數據快速處理能力。利用無人機能快速起飛的特點及其搭載的定位設備，獲取到穩定、高清的原始數碼影像，以及照片拍攝點的空間位置、姿態信息，結合相機畸變參數，通過專業的空三軟件方便快速的做好匹配、平差、拼接等工作，最終生產出滿足1∶1000、1∶2000、1∶5000等各種比例尺的數字正攝影像圖DOM、數字高程模型DEM，若需要DLG線劃圖，則可以增加立體測圖環節，利用立體測圖軟件快速高效的直接生產出帶符號化的DLG，并可直接滿足入庫要求。

2.2 作業流程

圖1 無人機航空攝影測量作業流程

3. 應用實例

3.1 項目概況

2016年7月，我院受委托承擔某鎮區1∶1000地形圖測繪任務，該測區位于寧波市西南丘陵地帶，平均海拔高度在150米左右，適合進行航空攝影測量。本次任務航攝面積約為35平方公里，航攝地面分辨率為15cm，主要測繪任務為航空攝影、空三加密、DEM、DOM、DLG生成。本項目采用寧波市獨立坐標系作為平面坐標系統，1985國家高程基準作為高程基準。

3.2 無人機航飛實施情況

本次任務采用南方“天巡”無人機執飛，該無人機滿載續航時間可達70min，巡航時速75km/h，最大載重2.8kg，攜帶的航攝儀采用了2430萬像素的準專業級SONYα數碼微單相機，配20mm定焦鏡頭。“天巡”無人機的飛行高度、飛行面積、地面分辨率與成圖比例尺如表1所示∶

本次飛行時間都選擇在風向穩定、風速較小的中午時段進行，以確保航線彎曲度和航拍質量，最終完成航飛面積約40平方公里，飛行43條航線，拍攝1153張航片。

3.3 像片控制測量

本次任務共飛行航線43條，測區內布設像控點共計115個，像控點采用小木樁標志。

3.3.1像控點的選刺∶在實地根據相關地物認真尋找影像同名地物點，經確認無誤后，并在像片上相應位置刺出點位，刺點誤差和刺孔直徑均不得大于0.1mm。

3.3.2像控點整飾∶在影像上對應的控制點點位標注點名或者點號，并在像片的背面或者專用筆記本上記錄關于刺點位置的詳細說明。

3.3.3像控點測量∶像控點的測量采用NBCORS網絡RTK進行觀測，平面控制點和平高控制點相對鄰近基本控制點的平面位置點位中誤差不超過圖上0.1mm；高程控制點和平高控制點相對鄰近控制點的高程中誤差不超過0.1m。

3.4 全數字空中三角測量

全數字空中三角測量采用南方空三軟件SouthUAV，通過該軟件進行控制點加密解算，獲取高精度的像對定向點。

3.4.1相對定向：相對定向標準點殘余上下視差限差不超過5u，檢查點殘余上下視差限差不超過8u，匹配點分布均勻，且點數不少于200個。

3.4.2絕對定向：基本定向點殘差、多余控制點不符值及區域網間公共點較差不超過規范規定。

3.5 數據采集

數據采集利用南方立體測圖軟件iData航測版進行，直接導入加密成果建模，對模型進行相關匹配和編輯，生成數字高程模型（DEM）。對數字正射影像進行影像調色、影像拼接、影像切割生成數字正射影像圖（DOM），并利用該立體測圖軟件快速高效的直接生產出帶符號化的DLG，最終共完成123幅1∶1000大比例尺數字化地形圖。

3.6 成果質量檢查驗收

本次無人機航測過程中我們同時進行了質量檢查，其中實地檢測15幅，占所有圖幅的12%，野外巡視20幅，占所有圖幅的16.3%，最大平面誤差31.5cm，最小4.1cm，所有地物點點位中誤差都不大于規范規定的限差要求；最大高程誤差21.1cm，最小3.1cm，高程中誤差都不大于規范規定的限差要求。通過質檢人員全面檢查與驗收，一致決定該測區所有圖幅產品全部合格，最終評定該無人機航測項目取得圓滿成功，質量達到優良，圖2所示為本測區1∶1000某一幅地形圖成果。

4 結束語

無人機航空攝影測量技術作為一種新型的遙感數據獲取手段，有著傳統測量方式無法相比的優勢，實踐證明，此種作業方法在精度上已完全達到1∶1000測圖的要求。隨著無人機航測技術的發展與普及，地形圖的航測費用已經接近甚至低于傳統方法，因此，無人機航空攝影測量技術具有巨大的應用前景，必將得到迅速而廣泛的應用。

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