低空無人飛行器在地勘工作中開展大比例尺地形圖航空攝影的應用

（甘肅省核地質二一三大隊，甘肅 天水 741020）

測繪航空攝影近年來發展迅速，低空無人飛行器在地勘項目中開展大比例尺地形圖測繪已經十分普遍，無人機測繪是其中的主流載荷設備。通過低空無人飛行器的使用，能夠相對容易的采集數據，極大的提高地形圖生產效率。航空攝影作業數據成果質量主要受航線規劃、外業飛行、內業處理方面的影響，掌握航空攝影的作業流程和技術要點，對提高地形圖的精度和成圖效率具有重要意義。本文以甘肅肅北縣某地勘項目的1:1000比例尺地形圖為例，闡述了無人飛行器開展地形圖航空攝影的作業流程、方法以及技術要點，以期在實踐應用中提供參考。

1 地形圖航空攝影

1.1 作業流程

本項目航空攝影作業流程主要包括：測區踏勘、資料收集；基礎控制測量；航空攝影；像片控制測量；空中三角測量；像片調繪；內業數據采集成果檢查；提交地形圖成果,見圖1。

1.2 航空攝影

項目采用大鵬CW-10垂直起降復合翼無人機，該無人機集成了RTK定位和高分辨率相機，使得飛行質量得以大大提高。本次航空攝影測量所選用相機為SONYα7，3600萬像素，全畫幅。使用前進行數碼相機檢校。一是相機檢校參數包括：主點坐標、主距和畸變差方程系數；二是檢校精度應滿足：主點坐標中誤差不應大于10μm，主距中誤差不應大于5μm，經過畸變方程式及測定的系數值擬合后，殘余畸變差不應大于0.3像素。

圖1 地形圖航空攝影生產流程

2 航線規劃

測區航線覆蓋范圍約36km2，根據南北地勢差異，分為20個架次飛行，飛行高度550m，航向重疊度75%、旁向重疊度80%，單架次飛行約1.8km2，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。

2.1 飛行及拍攝要求

（1）像片傾角。像片傾角不大于5°，最大不超過12°，出現超過8°的片數不應多于總數的10%；數碼相機旋偏角一般不大于8°，最大不超過15°，出現超過10°的片數不多于總數的10%。

（2）像片旋角。像片旋角不大于15°，在確保像片航向和旁向重疊度滿足要求的前提下，個別最大旋角不超過30°，在同一航線上旋角超過20°像片數不應超過3片，超過15°旋角的像片數不得超過分區像片總數的10%；像片傾角和像片旋角不應同時達到最大值。

（3）漏洞補攝。航攝中出現的相對漏洞和絕對漏洞均及時補攝，并采用前一次航攝飛行的數碼相機補攝，補攝航線的兩端應超出漏洞之外兩條基線。

（4）影像質量要求。

影像應清晰，層次豐富，反差適中，色調柔和；應能辨認出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，但不影像立體模型的連接和測繪，可以用于測制線劃圖。

確保因飛機地速的影響，在曝光瞬間造成的像點位移一般不應大于1個像素，最大不應大于1.5個像素。

2.2 差分解算

將基站坐標和航飛像主點導入無人機后處理軟件，進行基線解算，解算無誤后導出差分后的像主點坐標，然后通過七參數將WGS84坐標轉換成國家2000大地坐標系的像主點坐標。

2.3 像控點測量

像控點采用GPS-RTK方式施測。因本項目采用無人機航攝，像片重疊度大，內業模型連接容易，像控布點不考慮航攝分區，全區統一按橫向、縱向間隔500m左右均勻布設。本區為地物稀少區，地面很難找到刺點目標，故本區在航空攝影之前應布設地面標識作為像片控制點。

地標點采用油漆在地面上繪一1m×1m的“十”字，寬度不宜小于10cm。若設計像控點周邊50m范圍內有GPS點或圖根點，可直接在控制點上繪制地標。

2.4 像片調繪

本區屬于荒漠無人區，地物稀少，調繪采用打印像片調繪的方式實施。

空三加密完成后由內業根據加密成果結合模型連接成果，制作概略影像圖，并打印出圖，供外業調繪使用。外業調繪中性筆整飾，以保證圖面清晰整潔為原則，顏色統一使用紅、綠、黑三種。本區調繪內容有測量控制點、水系、房屋、鉆孔、交通、地貌、植被與土質、注記等。

2.5 地形圖數據采集與編輯

2.5.1 地形圖采集

地形圖采集的原則：應做到測繪地物、地貌元素無錯漏、不變形、不移位。

①因本區由無人機進行航空攝影，像幅小、像片重疊度大，在立體采集時，均選用了最優像對進行采集（定向點視差最小），確保了成果精度。②圖面檢查主要檢查缺漏、地形地貌、地物地貌套合是否合理、高曲矛盾等。數據方面主要檢查數據層色的正確性、資源文件使用是否正確等。

2.5.2 地形圖數據編輯

以采集的數據為依據，參照調繪像片，按圖式和實施方案要求對數據進行編輯和整飾。著重對已采集調繪的數據進行整飾：刪除多余要素、配置相應的圖式符號和名稱注記、植被符號、圖幅接邊、要素的歸類分層等，并注意了各類地物間相互關系正確性，正確反映測區的地理地貌特征。

3 數學精度檢測

因本測區為無人區，地物稀少，數學精度檢測對高程精度進行了檢測。外業檢測采用GPS-RTK測量方式，對隨機抽取的21幅664個高程注記點實地檢核，誤差統計見下表1：

表7 高程誤差統計表

檢查共計21幅，其中中誤差小于1/3允許中誤差的15幅，介于允許中誤差的1/3和1/2之間的6幅，介于允許中誤差的1/2和3/4之間的0幅，介于允許中誤差的3/4和1倍之間的0幅以上。檢測結果表明，該項目的數學精度良好，滿足相關規范要求。

4 結語

本項目作業過程和質量控制嚴格按照有關標準及主項目設計要求執行，在交通、地形條件較差的地勘項目區域，使用大鵬CW-10無人機完成了1:1000地形圖的測繪工作，測繪成果經過程檢查和最終檢查證明數學精度良好。說明通過選擇合理的低空無人飛行器，可以滿足地勘項目大比例地形圖測繪的要求。