淺析無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用

（大連市自來水集團(tuán)設(shè)計有限公司 遼寧大連116011）

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本文對無人機(jī)航測技術(shù)的特點及作業(yè)流程進(jìn)行了簡單介紹，結(jié)合地形測量的應(yīng)用實例，敘述了應(yīng)用無人機(jī)航測制圖的生產(chǎn)過程，以及對成果精度進(jìn)行了分析。

航空攝影像片控制空中三角測量

1 引言

近年來地理空間信息技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，尤其是靈活機(jī)動、具有快速響應(yīng)能力的無人機(jī)，更是在最近幾年迅速成長，成為航空遙感領(lǐng)域一個引人注目的亮點。無人機(jī)航測技術(shù)體現(xiàn)了無人機(jī)與測繪的緊密結(jié)合,同時也提供了更高效的測繪方式。經(jīng)實踐證明，無人機(jī)航測技術(shù)完全可以達(dá)到1:1000國家航空攝影測量規(guī)范的要求。

2 無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)概述

2.1 無人機(jī)航空攝影測量的特點

由于航空遙感平臺及傳感器的限制，普通的航空攝影測量手段在獲取小面積、大比例尺數(shù)據(jù)方面存在成本高、性價比差等問題。具有低成本和機(jī)動靈活等諸多優(yōu)點的低空無人機(jī)能在小區(qū)域內(nèi)快速獲取高質(zhì)量的遙感影像，是國家航空遙感監(jiān)測體系的重要補(bǔ)充。在當(dāng)今衛(wèi)星遙感和普通航空遙感蓬勃發(fā)展的形勢下，輕小型低空遙感是粗中細(xì)分辨率互補(bǔ)的立體監(jiān)測體系中不可缺少的重要技術(shù)手段。

低空無人機(jī)遙感系統(tǒng)，作為衛(wèi)星遙感與普通航空攝影不可缺少的補(bǔ)充，它有如下優(yōu)點：

（1）無人機(jī)可以超低空飛行，可在云下飛行航攝，彌補(bǔ)了衛(wèi)星光學(xué)遙感和普通航空攝影經(jīng)常受云層遮擋獲取不到影像的缺陷；

（2）由于低空接近目標(biāo)，因此能以比衛(wèi)星遙感和普通航攝低得多的代價得到更高分辨率的影像；

（3）能實現(xiàn)適應(yīng)地形和地物的導(dǎo)航與攝像控制，從而得到多角度、多建筑面的地面景物影像，用以支持構(gòu)建城市三維景觀模型，而不局限于衛(wèi)星遙感與普通航攝的正射影像常規(guī)產(chǎn)品；

（4）使用成本低，無人機(jī)體形小,耗費低,對操作員的培養(yǎng)周期相對較短。系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修簡便,同時不用租賃起飛和停放場地，可以無需機(jī)場起降，因而靈活機(jī)動，適應(yīng)性強(qiáng)，容易成為用戶自主擁有的設(shè)備；

（4）比起野外實測而言，無人機(jī)航測方法具有周期短、效率高、成本低等特點。

（5）回避了飛行員人身安全的風(fēng)險；

對于面積較小的大比例尺地形測量任務(wù)(10-100km2)，受天氣和空域管理的限制較多，成本高；而采用全野外數(shù)據(jù)采集方法成圖，作業(yè)量大，成本也高。而將無人機(jī)遙感系統(tǒng)進(jìn)行工程化、實用化開發(fā)，則可以利用它機(jī)動、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，在陰天、輕霧天也能獲取合格的彩色影像，從而將大量的野外工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)，既能減輕勞動強(qiáng)度，又能提高作業(yè)的技術(shù)水平和精度。

3 無人機(jī)航空攝影測量在地形測量中的應(yīng)用實例

3.1 測區(qū)概況

本測區(qū)總面積約60萬多平方米，由甲方指定當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系中的點A（71512.490,19492.169）、B（71525.383,20377.021），C（71251.299,20065.065），D（71242.704,19495.233）等多點圍成的多邊形區(qū)域組成。測區(qū)內(nèi)以大型玉米地為主，附有零星建筑物，機(jī)耕路、水渠等要素，地勢平坦。

3.2 武漢知能鳥KC2000型無人機(jī)介紹

本次作業(yè)采用武漢智能鳥無人機(jī)有限公司生產(chǎn)的KC2000型無人機(jī)，KC2000型無人機(jī)的安全飛行高度不超過600m，飛行速度為90km/1s，續(xù)航時間為40min，攝像焦距6.4mm，像素大小為0.00207mm，相幅大小5.7mm×7.5mm，它的載重量為2kg，具有獨特的輕量化機(jī)身設(shè)計，翼展位100cm，起降場地的要求與選擇較為簡單，通過彈射架進(jìn)行起飛，硬著陸；KC2000型無人機(jī)的系統(tǒng)結(jié)合了傳統(tǒng)攝像測量技術(shù)與測繪高新技術(shù)，能夠?qū)σ恍┪ｋU區(qū)域與難以抵達(dá)的區(qū)域進(jìn)行快速有效的測繪，尤其是在小面積區(qū)域中的測繪，具有非常大的優(yōu)勢。

3.3 航飛實施情況

本次航飛任務(wù)于2015年9月13日中午時分實施，測區(qū)東西長約1000米，南北寬約600米，總面積約0.6平方公里，航高為163米，影像地面分辨率為6.2cm/pixel，為便于像控點的布設(shè)以及攝影測量精度的統(tǒng)計和評估，實際航測區(qū)域以甲方指定區(qū)域為中心向周邊延伸了一定范圍，從而滿足了布設(shè)較多、質(zhì)地堅固和形狀顯著的地面像控點的要求。本次航飛拍攝了6條航線，共計112張航片,影像大小為4608像素*3456像素，單張影像覆蓋范圍約為286m*214m，預(yù)設(shè)航向重疊為80%，旁向重疊為60%，飛行質(zhì)量和影像質(zhì)量良好。

3.3 像片控制測量

控制點于2015年9月14日至15日使用甲方授予的CORS網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行外業(yè)實測，取四次測量的平均值。此次共計布設(shè)了95個野外點，其中控制點63個，檢查點32個。

3.4 全數(shù)字空中三角測量

利用Postflight Terra 3D軟件進(jìn)行空中三角測量，空三構(gòu)成的區(qū)域網(wǎng)整體框架精度為：控制點X坐標(biāo)的中誤差為5.0cm，控制點Y坐標(biāo)的中誤差為5.6cm，控制點Z坐標(biāo)的中誤差為9.2cm。檢查點X坐標(biāo)的中誤差為7.0cm，檢查點Y坐標(biāo)的中誤差為10.0cm，檢查點Z坐標(biāo)的中誤差為7.0cm。綜合精度平面位置中誤差為：9.3cm，高程中誤差為8.6cm。

3.5 數(shù)據(jù)采集

利用Postflight Terra 3D軟件獲得的空中三角測量成果，使用軟件DATMatrix2.0進(jìn)行立體測量，生成了符號化1:1000的線劃地形圖，利用Postflight Terra 3D軟件進(jìn)行正射影像制作。

3.6 成果質(zhì)量檢查驗收

本次無人機(jī)航空攝影測量經(jīng)過項目規(guī)劃、航飛、布設(shè)控制點、內(nèi)業(yè)空中三角測量、數(shù)據(jù)采集、成果資料整理及生成項目質(zhì)量報告等步驟，取得圓滿成功。試驗成果的精度達(dá)到平面位置中誤差為9.3cm，高程中誤差為8.6cm。

4 結(jié)語

利用無人機(jī)航測技術(shù)進(jìn)行地形圖測量工作，其成果精度能滿足當(dāng)前一般城市數(shù)字正射影像制作的要求。隨著多種機(jī)載傳感器、無人機(jī)硬件制造技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)以其機(jī)動靈活、現(xiàn)勢性強(qiáng)的特點，必能擁有更加廣闊的發(fā)展前景。

[1]CN/Z?3002-2010.無人機(jī)航攝系統(tǒng)技術(shù)要求 [S].

[2]CH/T 3007.1-2011.《1：500，1：1000，1：2000數(shù)字航空攝影測量測圖規(guī)范》[S].

[3]王湘文，于啟升，王雅鵬.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[J].地礦測繪，2013(1).

淺析無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用

■趙洪峰

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-262-1