仿地飛行技術在高山地區大比例尺地形圖生產中的應用研究

中圖分類號：P231 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945(2025)14-0193-04

（自然資源部陜西測繪產品質量監督檢驗站，西安710001）

Abstract:Thereisapositivecorelationbetweentheaccuracyofthetopographicmapresultsproducedbyaerial photographyandtheresolutionoftheacquiredimage.Thetraditionalphotogrammetrymethodadoptsfixedaltitudeflight.For terrinwithlargefluctuations，theimageresolutionobtainedisinconsistent，resultingintheacuracyofsurveyingandaping resultsthatiseasilyexcededandthereliabilityislow.Inordertosolvetheaboveproblems，theauthorintroducedtwo technologies:groundimitationandtilt，andtookthetopographicmapsurveyingandmappingofacertainplaceinShanxiasan exampletoverifythefeasibilityofthisplan.Troughtheinspectionpointscolectedtodetecttheaccuracyoftopographicap results，itcanbeseenthatthisschemecanproducetopographicmapresultsmeting1:5OO，whichcanprovidereferencefor colleagues in topographic map surveying and mapping.

Keywords:large-scaletopographicmap;tiltphotography;simulated terrin flight;3Dreconstruction;imageresolution

地形圖也叫數字線劃圖，是一種包含平面地物位置信息和高程信息的矢量數據，是航空攝影4D產品中的一種。對于地形圖的測繪，傳統的測量方式是采用GNSS-RTK進行全野外作業。作業過程中，對于采集的高程點，不需要在草圖上進行標注，但是采集的地物坐標和比高等數據，則要在草圖上進行繪制，并對房屋結構、層數等進行記錄。全野外地形圖測繪工作量大，作業周期長，已經不能滿足當前的實際需求。無人機航空攝影方式可以快速高效獲取自標區域的地形圖數據，但是采用航空攝影方式生產的地形圖成果，其精度和采集的影像分辨率關系較為密切。目前采用的固定航高方式采集的高山地區影像分辨率差異較大，這導致最終生產的地形圖成果精度易超限、不均勻、可靠性較低。為了解決采集的影像分辨率差異大的問題，筆者研究并引入仿地飛行技術，并結合傾斜攝影開展大比例尺地形圖的測繪研究。為了驗證筆者提出方案的可行性，以陜西某一區域大比例尺地形圖生產為例，對作業過程中的關鍵技術進行了分析，對成果質量精度進行了檢測，得到了符合要求的地形圖成果，可以為同行人員在地形圖測繪方面提供參考借鑒。

1仿地飛行技術

無人機航空攝影主要有2種，即固定航高飛行和變高飛行。固定航高是指在整個測區中，飛行高度是未發生變化的；變高飛行是指在整個測區中，采取了多個航高進行影像數據的獲取。變高飛行相對固定航高飛行來說，采集的影像分辨率差異小了，但是高度變化太突然，導致在航高變化區域，采集的影像分辨率不連續，這種方式采集的影像數據解算容易失敗，且后續生產的成果過渡不自然。為了解決采集影像分辨率差異大且不連續的問題，筆者提出仿地飛行技術。該技術是指基于數字表面模型（DigitalSurface

Model，DSM)，對無人機飛行航高進行不斷調整，使飛行航高始終與地面保持固定的高度，從而得到分辨率一致的影像數據，為后續數據高精度解算提供保障。仿地飛行示意圖如圖1所示。

圖1中， H 代表固定航高飛行的航高， h 代表仿地飛行的航高。由圖1可以看出，采用固定航高飛行，其H 值變化非常大，但是采用仿地航高飛行，其 h 值隨地形高低起伏變化而始終保持不變，這樣采集的影像分辨率是一致的。

2傾斜攝影測量技術

傾斜攝影是一種同步采集垂直影像和側視影像的技術，其采集不同角度的影像是因為搭載了多個航攝儀。在飛行過程中，飛控控制相機按等間隔或等時長進行影像數據采集，并結合位置和姿態數據，生產得到符合測繪精度要求的測繪成果。目前傾斜攝影常搭載的相機為5鏡頭，其航空攝影示意圖如圖2所示。

圖生產，具體的內容如下。

4.2 DSM數據獲取

仿地飛行航線是基于DSM來規劃完成的，本次在勘察測區收集資料時，未收集到有效可用的DSM數據，因此需要獲取該區域的DSM數據。首先利用無人機搭載單鏡頭相機對任務區進行航空攝影，獲取分辨率為 0.2m 的垂直影像數據，然后利用Pix4D軟件，對航攝影像數據進行解算，生產得到格網間距為 2m 的DSM成果。該成果可用于本次測區范圍內仿地航線的規劃。

3作業流程

本文作業方案流程如圖3所示。包括資料收集、數字表面模型獲取、仿地傾斜影像采集、像控布設與采集、空中三角測量解算、實景三維模型生產和地形圖測繪等。

4案例分析

4.1 任務區概括

本次研究區域位于陜西某地，測區內高程差在400m ，要求生產滿足1：500比例尺的地形圖。在對測區勘察分析后，決定利用仿地傾斜攝影技術進行地形

4.3像控點布設與采集

本次研究區域地形高差大，在利用“圖新地球”布設像控點時，按照投影距離間隔 400m 均勻布設像控點，并在像控點分布少的區域布設一定數量的檢查點。布設得到像控點和檢查點的大致位置后，利用布設成果進行實地點位的噴涂與選取。像控點利用油漆噴涂\"L\"形的標志，其寬度和長度分別為 0.2m 和 0.5m ，在采集坐標時，采集其內角的頂點。檢查點選取實地特征點。本次主要用于地形圖精度的檢測，因此檢查點主要采集道路交叉口、房屋和圍墻的拐點。為了避免偶然誤差，提高點位測量的精度，本次每個點位均采集多次，并取平均值作為最終的測量值。像控點由于是油漆噴涂的標志，因此未采集實地照片，僅對檢查點的點位進行了遠景、近景、相對位置關系的拍照，這樣便于內業對點位進行準確判斷。像控點采集時，要求設備狀態為固定解，這樣采集的點位精度更高。