陳抒錄

湘潭市勘測設(shè)計(jì)院，湖南湘潭 411100

隨著城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)和“一帶一路”建設(shè)的不斷推進(jìn)，各地規(guī)劃及行政主管部門對現(xiàn)勢高、精度好的測繪地理信息成果需求也更加迫切。在無人機(jī)配套產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的條件下，無人機(jī)與現(xiàn)代遙感技術(shù)、攝影測量技術(shù)等相結(jié)合，使無人機(jī)低空數(shù)字?jǐn)z影測量不斷發(fā)展為與航天攝影測量、傳統(tǒng)大飛機(jī)航空攝影測量共存的攝影測量方式[1]。本文以湘潭市仙女峰景區(qū)項(xiàng)目為應(yīng)用案例，介紹無人機(jī)航測外業(yè)數(shù)據(jù)采集方法和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理手段，對處理后的數(shù)據(jù)成果進(jìn)行精度分析，分析比較無人機(jī)低空數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，對其在規(guī)劃測繪中的前景進(jìn)行展望。

1 無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)構(gòu)成、優(yōu)勢

近年來，無人機(jī)配套產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，基于無人機(jī)飛行平臺的低空攝影測量技術(shù)已變得越來越成熟。無人機(jī)低空數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)由無人機(jī)飛行平臺、飛控系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、非量測數(shù)碼相機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸天線、野外保障裝備組成。它主要具備以下優(yōu)勢：

① 起降靈活。無人機(jī)起降靈活，對起降場地要求低，不需要專門的機(jī)場，在操場、開闊的空地可起降，受氣候條件影響少。

② 低空作業(yè)。無人機(jī)可以在云下超低空飛行，彌補(bǔ)了航天攝影測量和大飛機(jī)航空攝影測量經(jīng)常受云層遮擋，獲取不到影像的缺陷。低空攝影受云層影響小，增加了有效作業(yè)時(shí)間，提升了效率。

③ 測圖精度高。無人機(jī)低空作業(yè)，搭載的數(shù)碼相機(jī)在低空的分辨率最高可達(dá)厘米級，完全可以滿足城市規(guī)劃的測繪需求。

④ 成本相對較低。無人機(jī)低空航測較傳統(tǒng)人工測圖成本低，生產(chǎn)周期短。特別是在外業(yè)數(shù)據(jù)獲取階段，可以獲得更好的生產(chǎn)效益。

2 項(xiàng)目實(shí)施

本文結(jié)合仙女峰景區(qū)1：1000線劃圖工程實(shí)例進(jìn)行探討，項(xiàng)目采用武漢智能鳥KC3400實(shí)施低空攝影獲取數(shù)據(jù)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)RTK方式進(jìn)行像控點(diǎn)的采集，運(yùn)用航天遠(yuǎn)景的HAT軟件進(jìn)行空三加密，運(yùn)用航天遠(yuǎn)景的MAPMatrix軟件進(jìn)行DLG的制作，并使用航天遠(yuǎn)景的EPT軟件生成正射影像。

2.1 測區(qū)概括

測區(qū)位于湘潭市雨湖區(qū)仙女峰景區(qū)，面積約3km2，測區(qū)以低矮丘陵和山地為主。

2.2 無人機(jī)低空航攝

航攝采用SONYA7R數(shù)碼相機(jī)，焦距35mm，像幅24mm×36mm，航高680m，影像地面分辨率0.08m，航攝比例尺為1：1000，航向重疊率75%，旁向重疊率50%，本次航攝總面積為5.6km2，共12條航帶。

2.3 控制測量

運(yùn)用RTK方式進(jìn)行像控測量和碎部點(diǎn)測量。本項(xiàng)目中，每兩個(gè)航帶之間均布設(shè)了像控點(diǎn)，并適當(dāng)?shù)脑黾恿瞬糠謾z核點(diǎn)。

2.4 空中三角測量

本次項(xiàng)目采用航天遠(yuǎn)景的HAT軟件進(jìn)行空中三角測量平差解算。將原始影像數(shù)據(jù)、機(jī)載POS文件和檢校后的相機(jī)參數(shù)導(dǎo)入HAT軟件，根據(jù)POS信息自動(dòng)劃分航帶，之后進(jìn)行轉(zhuǎn)點(diǎn)匹配、區(qū)域網(wǎng)自由平差，平差后刺入像控點(diǎn)進(jìn)行空三加密。

2.5 正射影像制作

通過MAPMatrix加載空三數(shù)據(jù)生成DEM，通過DEM對原始影像進(jìn)行畸變矯正，將矯正后的影像通過ESP軟件拼接生成正射影像圖。

2.6 立體測圖

將原始影像和空三數(shù)據(jù)導(dǎo)入到航天遠(yuǎn)景的測圖軟件中，即可展開立體測圖工作。

2.7 外業(yè)調(diào)繪制及編輯

立體測圖后，將成果及時(shí)進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪，并且編輯成圖。

3 作業(yè)難點(diǎn)與解決方案

（1）單位面積內(nèi)模型數(shù)量較多，采用多核網(wǎng)絡(luò)并行自主配準(zhǔn)的技術(shù)，自主生成了高精度、高強(qiáng)度的測區(qū)模型連接點(diǎn)。

（2）數(shù)碼相機(jī)普遍存在獲取到的原始影像邊緣區(qū)域影像畸變偏大的問題，利用自主配準(zhǔn)的的高精度、高強(qiáng)度測區(qū)模型連接點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)自由平差計(jì)算，提高了空三解算的精度。

（3）局部地方控制點(diǎn)不足，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行外業(yè)補(bǔ)加控制點(diǎn)。

4 結(jié)果分析

4.1 飛行質(zhì)量分析

依照航空遙感測量的一般要求，拍攝時(shí)的航向重疊率最小不得低于53%，旁向重疊率最小不得低于15%。本次飛行根據(jù)天氣、地形、風(fēng)速等因素的考慮，設(shè)計(jì)了航向重疊率為75%，旁向重疊率為50%，根據(jù)所生成的航線影像疊加圖（圖1）可以看出，整張圖測區(qū)中間無黑色區(qū)塊生成，說明整個(gè)拍攝區(qū)域沒有出現(xiàn)漏拍的現(xiàn)象，滿足測圖要求。

圖1 航線影像疊加圖

4.2 空三成果精度分析

空三加密的精度直接影響整個(gè)航測數(shù)字化成圖及正射影像的制作的質(zhì)量，空三的制作是整個(gè)航測項(xiàng)目中的核心步驟。本次仙女峰景區(qū)項(xiàng)目通過在整個(gè)測區(qū)均勻的布設(shè)13個(gè)檢查點(diǎn)（檢查點(diǎn)點(diǎn)位分布圖如圖2），并用RTK采集坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過與空三加密后在立體相對中采集的相應(yīng)檢查點(diǎn)坐標(biāo)作比較，從而分析整個(gè)空三制作的精度，分析結(jié)果如表1。

圖2 檢查點(diǎn)點(diǎn)位分布圖

表1 空三制作的精度分析結(jié)果

內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)對最近外業(yè)控制點(diǎn)的平面和高程中誤差不得大于下表2、表3的規(guī)定。

表2 平面中誤差（mm）

表3 高程中誤差（m）

該區(qū)域檢查點(diǎn)平面中誤差為0.109m，高程中誤差為0.157m。滿足GB/T7930內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)對附近野外控制點(diǎn)的平面位置中誤差、高程中誤差的要求。

4.3 效率分析

以仙女峰項(xiàng)目為例，1：1000航測與1：1000傳統(tǒng)測圖的工效對比，如表4。

表4 傳統(tǒng)測圖的工效對比

由該表可以看出，完成該項(xiàng)目，傳統(tǒng)測量需要的工作時(shí)間是航測的6倍，其中不包括由于項(xiàng)目周期長，天氣原因及允許的錯(cuò)誤返工等不可控因素對項(xiàng)目進(jìn)度的影響。

5 結(jié)語

隨著城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)和“一帶一路”建設(shè)的不斷推進(jìn)，國土資源調(diào)查和規(guī)劃設(shè)計(jì)越來越重要。為獲取得最新的測繪地理信息成果，無人機(jī)低空數(shù)字?jǐn)z影測量作為一種全新的技術(shù)手段，相比于傳統(tǒng)大飛機(jī)航空攝影測量和工程測量，它具有以下幾點(diǎn)明顯優(yōu)勢：

（1）降低外業(yè)人員成本，提高作業(yè)效率、內(nèi)業(yè)成圖自動(dòng)化程度高。

（2）無人機(jī)小巧便攜、受空間限制小，受天氣和氣候影響小，起降方式更加靈活機(jī)動(dòng)。

（3）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理成果精度高、成圖周期短。

綜上所述，利用無人機(jī)低空數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，不僅能為大比例尺土國土資源調(diào)查調(diào)查提供原始數(shù)據(jù)的輸入，同時(shí)也能滿足土地規(guī)劃設(shè)計(jì)的需求，從而為我國現(xiàn)階段城鎮(zhèn)化和“一帶一路”建設(shè)提供快速的測繪保障，為農(nóng)村土地資源的合理規(guī)劃利用和開發(fā)提供一種高效的數(shù)據(jù)采集手段和數(shù)據(jù)支持。