無人機航攝影像測繪地形圖的精度探討

江濤

摘 要：文中主要對無人飛機進行航空攝影的地形圖測繪精度進行分析探討，通過對相同地方的無人飛機影像進行區(qū)域網(wǎng)平差解算，并對平差結果進行精度的檢查，這些都是利用不同像控點布設方案進行的。然后將所得結果和行業(yè)標準規(guī)范進行對比分析，從中選取滿足精度要求的較好布點方案區(qū)域網(wǎng)平差結果進行地形圖測制，并且對測制的地形圖進行實地檢核。

關鍵詞：無人機；測繪地形圖；像控點布設；精度

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A

1低空航測工作技術流程

低空無人飛機航空測量主要包括準備階段、外業(yè)實施階段以及業(yè)內數(shù)據(jù)處理階段。

1.1準備階段

低空航測的準備階段工作主要是對飛機機型進行選擇，收集所需的資料以及進行現(xiàn)場環(huán)境的勘察，飛機航線的設計等。在對現(xiàn)場進行勘察的時候，主要是派遣組織經(jīng)驗技術純熟的技術以及航空攝影人員對現(xiàn)場進行踏勘，對于航攝區(qū)域的基準面情況、航攝的困難程度以及航攝區(qū)的四角坐標是不是在規(guī)定的范圍內進行勘察檢測，最后需要對低空無人機起飛降落的地點進行確定。

1.2外業(yè)實施階段

外業(yè)實施階段工作主要是進行航攝飛行、對像控點的布設方案進行制定，同時還要檢查飛行的質量。除此之外，還要進行外業(yè)的調繪工作以及進行像控點的測量工作。

現(xiàn)階段通過GPS測量像控點的方式分為靜態(tài)、快速靜態(tài)以及GPS-RTK測量，其中后續(xù)DLG生產的基礎是外業(yè)調繪的成果。在對像控點進行選刺的時候，首先要航攝像片的影像與點位的實地目標達到一致，點位刺點的目標一定要有利于業(yè)內轉刺。通常情況下，會選擇在道路較為明顯的標志、地角等位置上。其次相片的控制點要定位在旁向重疊中線周圍，離開方位線的距離大于4.5cm，當旁向重疊過大時，離開方位線的距離不得小于3cm，否則應分別布點。當旁向重疊過小時，也應分別布點，控制范圍所裂開的垂直距離不得大于1cm。

1.3內業(yè)數(shù)據(jù)處理階段

內業(yè)數(shù)據(jù)處理階段的工作組要是對空三進行加密，改正影響畸變差，完成影像的同名點匹配以及DEM編輯、DEM和DOM制作、DLG制作（外業(yè)調繪制作精編DLG）。

利用無人飛機航攝影像來進行大比例尺的地形圖業(yè)內處理，首先是要通過GPS數(shù)據(jù)來對航帶內以及航帶間的拓撲關系進行自動建立，其次是通過拓撲關系網(wǎng)以及POS數(shù)據(jù)獲取連接點，之后通過大量的平差點來去除其中的粗差點。

2像控點布設方案談討

通常情況下，無人機航空影像的向幅小，并且航片之間的重疊度較大，在相同面積以及制作同比例尺地形圖的時候，無人機航空攝影的航線數(shù)以及像片總數(shù)都會比常規(guī)航片大出許多，這就導致了外業(yè)工作量的大大增加。因此無人飛機航空攝影測繪地形圖的關鍵就是對像控點布設方案的探討，像控點布設方案的制定是需要滿足測圖精度要求的。

2.1無人機航空影像

本文使用的無人機影像是2010年7月采用固定翼輕型無人飛機獲取的，影像地址：安徽省霍邱縣劉寺鐵礦，成圖比例尺1：2000，主礦區(qū)加測1：1000地形圖，無人機型號：大白一號，相機類型：佳能5DmarkⅡ數(shù)碼相機；焦距：24.30300mm；相對航高：810m；航向重疊：70%～75%；旁向重疊：40%～50%；基線長度約為210m；旋偏角：最大2.1度；影像色彩：真色彩；像素大?。?.4um；地面分辨率為21cm；單張原始影像尺寸為3744×5616像素，畸變改正后影像尺寸為3820×5712像素，覆蓋地面面積約為802m×1200m。

2.2試驗區(qū)選取

不同的像控點布設方案區(qū)域網(wǎng)平差解算的試驗區(qū)選為平坦地區(qū)，面積為15.5平方公里，一共有五條航線，包括了125張像片。其中，1：2000地形圖的測制試驗區(qū)占地有四分之三是平地，四分之一是丘陵，總面積為4平方公里。然后選取1：2000地形圖區(qū)域內的平地區(qū)域進行1：1000的地形圖測制試驗，試驗選取的面積為1平方公里。

2.3像控點不同布設方案區(qū)域平差試驗

2.3.1像控點布設方案

分別選取了2條、4條、6條、8條、12條、18條、24條基線跨度（分別布設119個、64個、44個、36個、26個、17個外業(yè)像控點作為定向點）對同一區(qū)域網(wǎng)進行了空中三角測量平差解算，利用相同的142個野外檢查點分別對不同布點方案的區(qū)域網(wǎng)平差解算結果進行檢測。

2.3.2區(qū)域網(wǎng)平差結果分析

1：2000比例尺的地形圖區(qū)域網(wǎng)平差的精度，已經(jīng)在《數(shù)字航空攝影測量 空中三角測量規(guī)范》有所規(guī)定。本文中的試驗，是通過對相同的142個野外檢查點的不同布設方案區(qū)域網(wǎng)平差進行解算的。在經(jīng)過對不同布設方案及評查結果進行分析之后，可以得出以下結論：①若要布設野外控制點的方案區(qū)域網(wǎng)平差的平面以及高程精度達到規(guī)范中規(guī)定的1：1000、1：2000平地、丘陵精度要求，則需要設置的基線跨度數(shù)≤6。②若要平面精度達到規(guī)范中所規(guī)定的1：1000、1：2000平地、丘陵的精度要求，則需要將基線跨度數(shù)設置為24>基線跨度數(shù)>6，但是這種情況下，就無法滿足高程精度對1：1000、1：2000平地、丘陵的精度要求了。

3地形圖精度檢測及分析

按照《測繪成果質量檢查與驗收》GB/T24356-2009中所規(guī)定的，選取了檢驗點，對4幅1：2000地形圖的平面精度以及高程精度以及1幅1：1000地形圖的平面精度進行了檢驗。

通過檢驗對比分析，可以確定1：2000地形圖的平面精度以及高程精度均滿足業(yè)內規(guī)范中對1：2000平地丘陵的成圖要求；而1：1000地形圖的平面精度滿足業(yè)內規(guī)范中的對1：1000平地、丘陵的成圖要求，但是對于高程精度卻不夠理想。

結語

現(xiàn)如今，現(xiàn)有航空航天影像獲取體系最有力的補充就是低空無人機數(shù)碼獲取體系的重要內容。通過無人飛機航攝系統(tǒng)制作出來的1：1000、1：2000數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字線劃圖（DLG）、數(shù)字高程模型（DEM）及三維景觀模型等方法在數(shù)字城市建設、新農村建設、工程建設以及災禍重建、應急搶險、地理國情監(jiān)測方面起到了至關重要的作用。

參考文獻

[1]GB/T 7931-2008，1：500 1：1000 1：2000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范[S].

[2]GB/T 23236-2009，數(shù)字航空攝影測量 空中三角測量規(guī)范[S].