無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)在大比例尺地形圖中的應(yīng)用

粟華興

摘要：隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，科技也隨之快速的崛起了。本文主要是以測圖鷹 X-100 為實(shí)例，從正射影像圖輸出、野外數(shù)據(jù)采集、數(shù)字類線劃圖的逐步生成以及建立三維立體圖等幾個(gè)方面結(jié)合實(shí)際的例子對無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)在大比例尺地形圖中的應(yīng)用進(jìn)行了一定方面的研究， 并著重對它的精度進(jìn)行了相關(guān)的分析與研究， 快速有效的解決了無人機(jī)有關(guān)于數(shù)據(jù)處理中的主要的問題， 證明在該系統(tǒng)中的應(yīng)用于大比例尺地形圖測繪中基本上是切實(shí)可行的。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)；大比例尺；地形圖；

前言

就以我國目前的科技行業(yè)來說，我國測繪行業(yè)的發(fā)展基本上是呈現(xiàn)出了優(yōu)良的趨勢。就目前的情況來看， 在對一部分面積比較小空間中航空攝影測量的一些相互關(guān)聯(lián)的技術(shù)，實(shí)施航所要花費(fèi)的資本成本相對比較高；無人機(jī)具有有很多的優(yōu)點(diǎn)比如拍攝范圍廣、靈活度比較高、成本較低以及飛行速度相對較慢等等一系列的特點(diǎn)，人機(jī)模型的出現(xiàn)快速有效的解決了小面積地域中的航空測量的有關(guān)問題，具有優(yōu)良的使用價(jià)值。

1 系統(tǒng)的組成

1.1 有關(guān)Gatewing X-100 無人飛行器的綜述

本文所要講訴的無人機(jī)航測平臺是由比利時(shí)國家所生產(chǎn)的測圖鷹 X-100型號，該航測的安全飛行高度一般不會(huì)高于600 米，像幅的幅度大小應(yīng)該為5.7mm×7.5 mm，續(xù)航最長的時(shí)間為40 分鐘，飛行的速度為每小時(shí) 80 ～ 90 千米；像素的大小約為0.002 08 m毫米，相機(jī)的最大焦距約為6.2 毫米。GatewingX-100 無人飛行器具有一些一些特殊的功能以及獨(dú)特的輕量化機(jī)身的相關(guān)的設(shè)計(jì)，翼展約為100 厘米，載重約為2 千千克；一般使用彈射架的起飛與降落， 普遍的降落方式為硬著陸， 起降場地的選擇一般會(huì)比較簡單；系統(tǒng)能夠有效的把結(jié)合測繪高新技術(shù)以及傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)結(jié)合起來， 可以快捷安全的測繪一些比較難以達(dá)到的或者是較危險(xiǎn)的區(qū)域， 特別是在一小片的航測中具有相當(dāng)高的性價(jià)比優(yōu)勢。具體的地面分辨率 GSD、飛行面積 M 之間的關(guān)系、飛行高度H以及可以滿足的地形圖的比例尺。

1.2數(shù)字測圖系統(tǒng)

本文所涉及到的數(shù)字測圖系統(tǒng)是基于 Microstation J 平臺而開發(fā)出來的SSK 數(shù)據(jù)采集的相關(guān)軟件。該軟件一般會(huì)配合武漢海地公司生產(chǎn)的著名產(chǎn)品如三維鼠標(biāo)以及立體眼鏡，比手輪腳盤方式的測圖更能提高效率而且會(huì)很大程度上的節(jié)省一些人力，可以能夠精確的進(jìn)行地圖的測繪。這個(gè)系統(tǒng)中一般包含地類的數(shù)據(jù)庫，一般來說可以方便的進(jìn)行一定的選擇， 而且可以輸出為通用的 CAD 圖形， 操作簡單易行。

1.3 無人機(jī)影像處理的軟件

當(dāng)代的航測全自動(dòng)空三及無人機(jī)影像處理軟件 Cloud -ATVer.1.0 是一套全數(shù)字化的攝影測量的整體系統(tǒng)， 能夠處理現(xiàn)有的組合寬角相機(jī)影像、航攝相機(jī)以及數(shù)碼的相機(jī)， 適用于低空輕型機(jī)的航攝、普通飛機(jī)的航攝、無人飛艇航攝所獲取的豎直攝影影像、交向攝影影像、無人機(jī)航攝、傾斜影影像以及一些復(fù)雜航線多基線攝影影像的數(shù)據(jù)處理， 通過多方面的視影像匹配自動(dòng)構(gòu)建出來空中的三角測量網(wǎng)， 配合低空遙感的高分辨率等影像，實(shí)現(xiàn)高精度航測的定位。Cloud - AT Ver.1.0 軟件具有自動(dòng)生成 DEM 功能、自動(dòng)生成 DOM 功能、自動(dòng)生成 DSM 功能、自動(dòng)空中三角測量功能以及相機(jī)檢校等多種實(shí)用功能。它的特點(diǎn)如下：

1）經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)可以直接進(jìn)行立體的測圖。

2） 空三加密速度快、自動(dòng)匹配準(zhǔn)確。

3）具備相機(jī)檢校功能， 最終會(huì)節(jié)約一定的相機(jī)檢校的相關(guān)費(fèi)用。

4）可以處理傳統(tǒng)的大型的飛機(jī)也可以處理一些無人機(jī)影像數(shù)據(jù)， 支持。

有無 GPS 、GPS等條件下的空三解算；

2 測繪大比例尺地形圖的作業(yè)流程

無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)測繪大比例尺地形圖的工作主要內(nèi)容包括獲取測區(qū)影像數(shù)據(jù)、內(nèi)業(yè)空三加密、野外像控點(diǎn)測設(shè)以及數(shù)字測圖幾個(gè)主要的步驟， 其中記錄影像大地坐標(biāo)、內(nèi)業(yè)空三加密主要輸出加密后的影像、 DEM 數(shù)據(jù)以及三個(gè)角元素的文件、相機(jī)文件、空三精度報(bào)告以及照片的外方位元素、記錄自動(dòng)提取的特征點(diǎn)的大地坐標(biāo)文件、 精確匹配后確定的用于相對定向和空三平差的定向點(diǎn)影像坐標(biāo)文件等， 經(jīng)過空三加密后的影像可以直接導(dǎo)入 SSK 進(jìn)行數(shù)字的測圖。

3 應(yīng)用實(shí)例

本文一般是利用 Gatewing X-100對某以特定的區(qū)域進(jìn)行低空數(shù)字?jǐn)z影測量為例，飛行面積1.7 km 2 ，地面分辨率0.1 m，飛行高度為300 m，野外測設(shè)像控點(diǎn) 33 個(gè)，檢查點(diǎn) 76 個(gè)。

3.1 空三精度分析

采用 Cloud- AT Ver.1.0 軟件對航飛影像進(jìn)行了一定的空三加密，相對定向以及絕對定向精度。經(jīng)過一定程度的加密后的數(shù)據(jù)， 直接導(dǎo)入 SSK 軟件進(jìn)行相關(guān)的立體測圖， 測圖基本完成以后， 選取野外檢查點(diǎn)中的 10 個(gè)進(jìn)行對比， 并獲取了一些檢查點(diǎn)的精度。從檢查點(diǎn)精度中可以看出來，高程精度相對較低，但是一般會(huì)小于0.5 米，可以滿足 1∶ 2 000 比例的地形圖的測繪要求。

3.2 DOM 輸出

對影像進(jìn)行空三的加密以后，Cloud - AT Ver.1.0 軟件輸出了DEM 數(shù)據(jù)，并通過 DEM 數(shù)據(jù)批量輸出了一些正射影像圖， 將正射影像圖導(dǎo)入 ERDAS 軟件即可完成 DOM 的拼接。最終得到了的正射影像圖。

3.3 DLG 生成

由 Cloud - AT Ver.1.0 軟件輸出的數(shù)據(jù)文件中主要包括： 影像的外方位元素即加密后的影像文件、相機(jī)文件等。將上訴的文件進(jìn)行編輯并導(dǎo)入 SSK 軟件即可進(jìn)行 DLG 數(shù)字采集。將整個(gè)測區(qū)線劃圖進(jìn)行拼接即得到最終的 DLG。部分區(qū)域的數(shù)字線劃圖（DLG）。

3.4 三維立體圖建立

三維立體圖的生成是建立在 DLG 的基礎(chǔ)上結(jié)合測區(qū)的 DEM 數(shù)據(jù)完成的。

結(jié)論

綜上所述，無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)一般會(huì)在大比例尺地形圖中的應(yīng)用具有很強(qiáng)的可行性，它能夠快捷的獲得高精度的低空影像，加強(qiáng)測繪的結(jié)果的時(shí)效性，經(jīng)過比較合理的處理之后的高精度低空影像，能夠應(yīng)用于新農(nóng)村建設(shè)、城市變形監(jiān)測、城市規(guī)劃、國土資源遙感監(jiān)測、重大工程項(xiàng)目、資源開發(fā)以及應(yīng)急救災(zāi)等許多方面，在較大程度上促進(jìn)了我國測繪行業(yè)的快速發(fā)展對于國民的建設(shè)具有十分深遠(yuǎn)而且重要的意義。

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