劉寶鋒　孫茂存　李飛　楊文華

摘 要：

山區(qū)大比例尺數(shù)字地形圖運用以往傳統(tǒng)的測繪方法很難快速達到目標，本文首先簡要介紹無人機低空航攝系統(tǒng)，并通過實例驗證無人機低空航攝系統(tǒng)測繪山區(qū)地形圖的優(yōu)勢。

關鍵詞：無人機；大比例尺；地形圖

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.10.088

0 引言

延安位于黃河中游，屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)。延安地貌以黃土高原、丘陵為主，屬于典型的山區(qū)，就意味著測繪像延安這樣的山區(qū)大比例尺地形圖想用常規(guī)的測繪方法完成數(shù)字地形圖的測繪是非常困難的。本文將簡要介紹利用無人機航空攝影技術如何快速高效的進行數(shù)字測圖。

1 無人機低空航攝系統(tǒng)

無人機低空航攝系統(tǒng)是以無人機為飛行平臺，利用高分辨率相機系統(tǒng)獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統(tǒng)實現(xiàn)影像的自動拍攝和獲取，同時實現(xiàn)航跡規(guī)劃和監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)壓縮和自動傳輸、影像預處理等功能，是具有高智能化程度、穩(wěn)定可靠的，具有較強作業(yè)能力的低空遙感系統(tǒng)。

本文所述無人機飛行平臺為“大地鷹”智能化測繪無人機，采用彈射自動起飛、程控超視距智能飛行執(zhí)行、自動開傘降落，且體積小（機身長0.95m，翼展15m）、重量輕（空機重1kg，機翼載荷71g/ dm2），具有很強的實用性。市場上針對無人機數(shù)據(jù)影像處理的相關軟件比較多，本文影像后期處理軟件采用武漢大學開發(fā)的DP-Grid低空航測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件，立體采集、編輯成圖采用適普公司的全數(shù)字攝影測量VirtuoZo和清華山維的EPS軟件完成。

2 航空攝影測量外業(yè)

2.1 作業(yè)流程圖

2.2 像片控制地標點布設

測區(qū)航攝采用SWDC-4數(shù)字航攝儀，該相機集成了GPS精密單點定位技術，可在航空攝影時，獲取每張航片攝影瞬間的像主點坐標。

2.2.1 像控點布設方案

成圖區(qū)域內，均采用四角兩線法布設像控點，即在區(qū)域網(wǎng)四角各布設一個平高控制點（如圖2所示），同時在區(qū)域網(wǎng)兩端垂直于航線方向敷設兩條控制航線（構架航線）。其四角像控點布設在構架航線和基本航線六片重疊處，航向跨度控制在18條基線以內；旁向跨度在8-10航線為加密區(qū)域。為了檢查內業(yè)空三加密精度，區(qū)域中間須布設3-5個空三加密檢查點。為了提高內業(yè)空三加密精度，四角平高控制點及檢查點采用了地標像控點。

2.2.2 像片控制地標點的布設要求

（1）地標像控點應布設在基本航線6片重疊區(qū)域，且應與構架航線保持3片重疊。像控點地標布設時，應保證影像目標清晰，便于空三加密時，能夠準確量測像控點目標幾何中心位置。

（2）自由圖邊的像控點應布設出測區(qū)范圍線20～30米。

（3）像控點布設點時，應考慮到采用GPS儀器測量時應滿足的條件要求：像控點點位便于安置儀器，視野開闊，視場內障礙物的高度角不宜大于15°；點位距周圍大功率無線電發(fā)射塔（如電視塔、電臺、微波站等）不小于200米，距離高壓輸電線和微波無線電信號通道不小于50米，點位周圍無強烈反射衛(wèi)星信號的物體。

（4）地標點布設應依據(jù)航攝設計書提供的WGS84大地坐標系成果布設，利用手持GPS導航儀在實地定位確定地標點位置。

3 航空攝影測量內業(yè)

（1）選擇模型加密點：在區(qū)域范圍進行航線自動匹配構建自由網(wǎng)（或人工逐片手動選擇模型標準點），并通過自動匹配或人工選擇模型連接點實現(xiàn)航線內的模型連接以及航線之間的模型連接。主要工作包括自動相對定向、影像自動匹配選擇模型連接點（或人工手動方式選擇模型標準點）、自動轉點與自動量測等。

（2）自由網(wǎng)平差、轉刺控制點：航線自動匹配構建自由網(wǎng)完成后，對匹配或人工選擇的模型標準點進行檢查，剔除各粗差點。人機交互選擇自動匹配失敗時，反復進行航線自動匹配構建自由網(wǎng)，剔除各粗差點，人工消除區(qū)域網(wǎng)平差時超限的連接點。

模型連接點應分布均勻，且應選在標準點點位位置。各模型間連接點數(shù)不得少與2個。特殊困難地區(qū)標準點位置影像目標不明顯，選不出點時，可盡量在標準點位最近的位置人工選點。為了提高加密精度，另外每像對非標準位置處應增選1～2個連接點，來增強模型連接網(wǎng)形強度。

4 全數(shù)字立體測圖

（1）相對定向：相對定向完成后，各模型相對定向點數(shù)不得少于50個且要均勻分布。上下視差不得大于0.015mm。特殊困難地區(qū)，可適當放寬點數(shù)要求。

（2）絕對定向精度：絕對定向完成后，各模型定向精度必須滿足相關要求。絕對定向后，檢查員應進行檢查。對于定向時超限的像對，由加密技術負責人認真分析原因進行解決。對于個別模型定向精度超限且無法解決時，必須經(jīng)技術負責同意后方可作業(yè)，并且要記載說明。

（3）數(shù)據(jù)采集原則。

①對于相鄰要素嚴格按照范圍采集，相鄰的邊要嚴格捕捉，不應存在裂縫重疊等錯誤拓撲關系。

②采集矢量要素前，采集設備必須正確設置各項測圖參數(shù)。嚴格按照規(guī)定要素標準圖層代碼進行采集，文件配置必須有檢查校核記錄。

③要素根據(jù)立體模型判讀，立體模型中地物輪廓全部或部分可以看清的，測標用“小十字”，做到不變形、不移位、不遺漏。若立體模型中觀測對象被植被、房屋陰影所遮蓋而無法準確判讀，采集時用與觀測對象圖式符號相近的符號繪出范圍線，并進行標記，由外業(yè)實地精確定位、定性。在采集中對于依比例尺表示的地物，測標應立體切準地物的輪廓線；不依比例尺表示的地物，測標應立體切準其定位點或定位線。

④使用流線進行數(shù)據(jù)采集時應注意及時調整流線參數(shù)，使線條流暢、光滑。

⑤按內業(yè)立體模型定位、外業(yè)定性的原則進行數(shù)據(jù)的采集，保證數(shù)據(jù)的完整性、正確性，確保采集數(shù)據(jù)不斷缺、遺漏、移位。采集過程由檢查員進行的檢查，如若出現(xiàn)差、錯、漏的現(xiàn)象，檢查員對于未按模型采集或漏采的地物、地貌應當重測或補測。

⑥整幅圖的數(shù)據(jù)采集完成后，圖幅之間要相互接邊，最后輸出*.dxf數(shù)據(jù)格式供后工序使用。

（4）外業(yè)調繪及精度檢查：為了檢查成果的可靠性，在測區(qū)不同區(qū)域采集了100多個明顯的地物點和地形點統(tǒng)計精度，其中地物點點位中誤差0.483m（小于規(guī)范要求的0.6m），結果完全滿足《1∶5001∶1000 1∶2000外業(yè)數(shù)字測圖技術規(guī)程》（GB/T 14912-2005）中1∶2000地形圖的測量精度要求。

5 結語

本文介紹了無人機低空航攝在山區(qū)大比例尺數(shù)字地形圖測繪項目中的應用，并在延安市山區(qū)測圖中進行實際運用，通過實例驗證了無人機低空航攝系統(tǒng)在山區(qū)地形圖測繪項目中的優(yōu)勢，首先，大比例尺數(shù)字地形圖測繪應用無人機低空航攝生產(chǎn)，完全可以達到精度要求，尤其是1∶2000比例尺；其次，相比傳統(tǒng)測量技術，無人機測量可以很大程度的減少外業(yè)工作量，降低生產(chǎn)成本，提高作業(yè)效率；最后采用無人機低空航攝系統(tǒng)不僅能獲得數(shù)字地形圖，還能獲得三維立體圖和正射影像圖，為后期的規(guī)劃設計等各環(huán)節(jié)提供了更為直觀的基礎資料。

參考文獻

[1]楊潤書，吳亞鵬等.無人機航攝系統(tǒng)及應用前景[J].地礦測繪，2011，27（01）：89.

[2]劉寶鋒.1∶2000地形圖測繪航測作業(yè)方法探討[J].硅谷，2012.