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用十分普遍，無人機的應用，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?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。但是在應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)指標的基礎上，取得的成果規(guī)格具體表現(xiàn)在以下方面：

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

（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備。礦山大比例尺地形測圖項目所使用設備包括以下幾種：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）工作準備。測繪單位在礦山大比例尺地形測圖項目作業(yè)前，應該將項目作業(yè)要求作為依據(jù)，設計作業(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，熟悉操作規(guī)程，從而使測圖精度得到保證。其次，測繪單位還應組織技術(shù)人員，對測圖設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。

此外，測繪單位還應在測圖工作開始之前，準備好測圖所使用的設備，主要包括GPS設備、相機和若干張記錄紙。然后在野外作業(yè)時，還應檢查GPS設備的剩余電量、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，以保證設備的使用效果。最后是基礎控制點資料的收集。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，應該將已有控制點作為基礎，對控制點進行加密。

（2）像控點的布設。①像控點布點方式。像控點布設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平高點的方法是像控點布設的主要方式。這種布設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系，校正方法為將已知控制點坐標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，測得準確的坐標數(shù)據(jù)，然后將已致坐標數(shù)據(jù)和GPS測量結(jié)果所使用的坐標系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行對比，求得參數(shù)，掌握二個坐標系的轉(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，需要做好相應的記錄，并繪制草圖，對刺點處進行準確記錄。在繪制草圖時，應標明相鄰事物的關(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控制點坐標如表1所示：

表1 GPS控制點坐標

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用和精度控制進行了分析，并提出了工作準備、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。