無人機(jī)航攝影像空中三角測量技術(shù)在管道工程帶狀地形圖測量中的應(yīng)用探討

王軍

摘 要：通過利用無人機(jī)航攝系統(tǒng)獲取的影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)，以GPS-RTK野外實(shí)測獲取的像控點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了空中三角測量，并對成果精度進(jìn)行了分析，表明空三結(jié)果滿足相關(guān)規(guī)范的要求，證明了無人機(jī)應(yīng)用于管道工程帶狀地形圖測繪是可行性的，同時(shí)也為今后的應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)航攝；三角測量；帶狀地形圖

1 概述

無人機(jī)航攝系統(tǒng)是以無人機(jī)為飛行平臺(tái)，利用高分辨率相機(jī)系統(tǒng)獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)影像的自動(dòng)航拍和獲取，同時(shí)實(shí)現(xiàn)航跡規(guī)劃和監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)壓縮和自動(dòng)傳輸、影像預(yù)處理等功能，具有高智能化程度、穩(wěn)定可靠、作業(yè)能力強(qiáng)的低空遙感系統(tǒng)[1]，系統(tǒng)基本構(gòu)成包括飛行平臺(tái)、飛行導(dǎo)航與控制系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、任務(wù)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、發(fā)射與回收系統(tǒng)、地面保障設(shè)備[2]。作為一種新興的獲取空間數(shù)據(jù)技術(shù)，是常規(guī)攝影測量的創(chuàng)新發(fā)展，具有影像分辨率高、作業(yè)效率高、靈和性強(qiáng)、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)勢，目前已廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。

本文利用無人機(jī)航攝系統(tǒng)獲取的影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)，以GPS-RTK野外實(shí)測獲取的像控點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行無人機(jī)影像的空三計(jì)算，并利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)繪制1：1000帶狀地形圖。

2 作業(yè)流程

2.1 像控點(diǎn)測設(shè)

由于無人機(jī)影像受像幅小等因素的影響，常規(guī)攝影測量控制點(diǎn)的布設(shè)方式無法完全適用于無人機(jī)航攝像控點(diǎn)的布設(shè)，因此，選擇合理的控制點(diǎn)布設(shè)方案是無人機(jī)影像空三計(jì)算的關(guān)鍵。鑒于管道測區(qū)為線狀，像控點(diǎn)宜在線路首末及中間布設(shè)。數(shù)據(jù)采集可采用GPS測量。

2.2 空中三角測量

空中三角測量是攝影測量的關(guān)鍵步驟，它利用少量地面控制點(diǎn)將整個(gè)區(qū)域網(wǎng)連接成一個(gè)整體，通過區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算一個(gè)測區(qū)中所有影像的外方位元素和所有加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)[3]，其精度直接影響到后期地形圖的成圖精度。由于無人機(jī)采用的是非量測相機(jī)，獲取的影像存在畸變，因此，首先需要對影像采取畸變糾正、圖像處理等方式進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行空三平差。針對無人機(jī)獲取的影像特點(diǎn)，空三平差宜采用光束法區(qū)域網(wǎng)平差。

2.3 帶狀地形圖采集

空三計(jì)算完成后，可利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)繪制1：1000帶狀地形圖。在地形制作時(shí)，先導(dǎo)入對應(yīng)得影像數(shù)據(jù)和空三成果，然后進(jìn)行地物地貌要素的采集，并對數(shù)據(jù)編輯。在管道工程帶狀地形圖制作時(shí)，采集范圍面積一般為線路中線兩側(cè)各200米的區(qū)域。

3 應(yīng)用

本次采用固定翼無人機(jī)搭載佳能5D Mark Ⅱ數(shù)碼相機(jī)，考慮到能獲得較好的基高比及能同時(shí)兼顧影像質(zhì)量和像幅大小，相機(jī)采用35mm焦距，按1：1000成圖比例尺計(jì)算航攝因子和航線設(shè)計(jì)。獲取的影像各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，航攝覆蓋全測區(qū)且無航測漏洞。

本次空三平差采用光束法區(qū)域網(wǎng)平差，其平差結(jié)果為：內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)平面位置中誤差為0.301m，高程中誤差為0.734m。平差結(jié)果表明，空三精度滿足規(guī)范要求，其成果可用于繪制1：1000帶狀地形圖。

4 結(jié)束語

無人機(jī)航攝系統(tǒng)作為一種新興的獲取空間數(shù)據(jù)技術(shù)，具有影像分辨率高、作業(yè)效率高、靈和性強(qiáng)、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)勢。但由于其采用的是非量測相機(jī)，受像幅小、影像存在畸變等因素的影響，導(dǎo)致空三計(jì)算存在一定的困難。本文利用無人機(jī)航攝系統(tǒng)獲取的影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)，以GPS-RTK野外實(shí)測獲取的像控點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了空中三角測量，并對成果精度進(jìn)行了分析，表明空三結(jié)果滿足相關(guān)規(guī)范的要求，同時(shí)也為今后的應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊潤書，吳亞鵬，李加明，等.無人機(jī)航攝系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用前景探討[J].地礦測繪，2011，27（1）：8-9.

[2]國家測繪局.CH/Z3002-2010無人機(jī)航攝系統(tǒng)技術(shù)要求[Z].北京：國家測繪局，2010.

[3]張祖勛，張劍清.數(shù)字?jǐn)z影測量學(xué)[M].武漢：武漢測繪科技大學(xué)出版社，1996.

[4]國家測繪局.CH/Z3003-2010低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范[S].北京：國家測繪局，2010.

[5]GB/T23236-2009數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范[S].