低空大比例尺地形圖航測生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

吳亨

摘 要：本文研究提高大比例尺航測精度的方法。本文包括四部分，第一部分進(jìn)行概述，第二部分論述相關(guān)技術(shù)，第三部分進(jìn)行案例分析，第四部分進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：低空 大比例尺航測 可量測型航測相機 高程精度 生產(chǎn)技術(shù)

針對傳統(tǒng)航空攝影生產(chǎn)技術(shù)在制作的時候遇到的影響大比例尺測圖準(zhǔn)確度的問題，這篇文章探討低空航測生產(chǎn)大比例尺地形圖的關(guān)鍵技術(shù)。

1、概論

隨著科技的進(jìn)步，使用航測法成圖被相關(guān)工作人員所了解，使用這個方法作圖有著非常高的準(zhǔn)確度。航測法中小比例尺成圖很早就出現(xiàn)了，隨著測量儀器的進(jìn)步，測圖技術(shù)獲得了很大的發(fā)展。航測法技術(shù)方案的選擇是相當(dāng)關(guān)鍵的，原則是使其工作量最小，還能夠準(zhǔn)確成圖。1：500、1：1000、1：2000是大比例尺，使用這個技術(shù)進(jìn)行大比例尺測圖已經(jīng)有很多年的歷史。以前的航測技術(shù)沒有徹底處理大比例尺測圖的所有問題。我國的規(guī)范對平坦地方測圖以及丘陵地區(qū)一比五百航測成圖準(zhǔn)確度闕如，這表明這個技術(shù)無法達(dá)到此準(zhǔn)確度的要求。這個技術(shù)在大比例尺測圖方面還有很多問題，這篇文章使用低空航測方法，研究處理上面難題的重要技術(shù)。

2、相關(guān)技術(shù)

由相關(guān)原理可以知道，像場角對航測準(zhǔn)確度的作用是相當(dāng)大的。在空中三角測量的時候，不論使用哪種方程求解外方位元素值，都無法改變像場角對準(zhǔn)確度的作用。在使用固定翼型無人飛機進(jìn)行低空航測的時候，應(yīng)該使用可量測型航測相機。

2.1低空航攝

眾所周知，得到非常清楚的圖像是高準(zhǔn)確度航測的條件。按照光度學(xué)的相關(guān)理論，低空航測能夠得到距離平方倍的好處。然而，這種航攝應(yīng)該選擇沒有危險性的飛行器。這種航攝的領(lǐng)域比較散，分布非常廣，地貌復(fù)雜，這篇文章中使用NavGT航線軟件，可以在制定領(lǐng)域內(nèi)不僅達(dá)到航攝規(guī)范航向百分之六十、旁向百分之三十重疊，還達(dá)到安全飛行的高度。在氣候和地理狀況很好的條件下，需要執(zhí)行構(gòu)架航線飛行計劃，其航攝成果可以有效提高測區(qū)周邊準(zhǔn)確度。

2.2提高三角測量準(zhǔn)確度

以前的攝影測量一直有很大的問題，低空飛行器為處理這種攝影測量中的問題提供了非常好的機會，這篇文章使用我院（溫州市勘察測繪研究院）大鵬CW-20垂直起降固定翼無人搭載專業(yè)的可量測型航測相機：飛思iXU-RS1000（有效像素：1億像素，最高分辨率：11608×8708，畫幅：53.4×40mm），在五百米到一千米的空中進(jìn)行攝影，得到了大比例尺航測需要的寬角、基高比等。經(jīng)過改良，得到了全網(wǎng)平高控制點中的錯誤小于十厘米，模型連接點中的錯誤小于十五厘米的高準(zhǔn)確度空三成果。

在這個測量中，飛行之前安排作業(yè)方式減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)時間，提高了像控點的準(zhǔn)確度，提前安排能夠防止幾何變形的標(biāo)志，把它安排在通視條件非常好的地方。大量經(jīng)驗證明：在測區(qū)內(nèi)等距離安排，測區(qū)周圍加控制點組，加上構(gòu)架航線，使用相關(guān)模型可以生產(chǎn)滿足全能化一比五百的空三成果。

安排科學(xué)的標(biāo)志點能夠提高準(zhǔn)確度。因為成像光譜會相互作用，有顏色的圖像有著白吃黑的狀況。在選擇控制點的時候不要只選擇有顏色差別的地方。

同一個地面控制資料使用不一樣的軟件解算出來的圖像外方位元素是不一樣的，原因是：從平面圖向立體圖的轉(zhuǎn)變的過程是病態(tài)的過程，另外受到很多誤差以及誤匹配點的作用，空中三角測量網(wǎng)是一個柔性網(wǎng)。

2.3航測產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的準(zhǔn)確化

使用專業(yè)的可量測型航測相機，在一千米以下空中攝影制作一個1：：2000的地形圖需要使用四個立體模型，四個立體模型關(guān)涉到六個寬角影像和二十四個子影像。和以前的膠片攝影比較，需要耗費較大的電腦資源，但這個技術(shù)具備快速、效率高、采集數(shù)據(jù)量大的特點，可以為新的時代提供相當(dāng)多的地理信息產(chǎn)品。

3、案例分析

3.1低空大比例尺航測飛行體系

使用航測體系，實現(xiàn)了對某省內(nèi)三十多個縣市一千平方千米大比例尺地圖的航測的生產(chǎn)任務(wù)。使用的飛行器是當(dāng)前沒有危險性的低空航測飛行器、專業(yè)的可量測型航測相機。這篇文章使用的相機綜合標(biāo)定模式可以保證航攝圖像的準(zhǔn)確度。

3.2城區(qū)航測生產(chǎn)

作者參與的溫州市西部山區(qū)高分辨率影像動態(tài)更新（2016）項目中，實施包括對測區(qū)進(jìn)行無人機航攝、像片勻光、像控測量、空中三角測量、DEM制作、DOM制作等作業(yè)環(huán)節(jié)，總計為419平方公里。

該項目數(shù)碼航攝采用我院大鵬CW-20固定翼無人飛機具有可按預(yù)定飛行航線自主飛行、拍攝，垂直起降的特點。機身長度2.8米，展翼寬度3.2米，搭載高性能的尼康D800單反相機，可持續(xù)飛行約3小時，采集地面分辨率優(yōu)于10cm的影像數(shù)據(jù)。該機型可按預(yù)定航線自主飛行、拍攝，航線控制精度高，飛行姿態(tài)平穩(wěn)，巡航速度快，抗風(fēng)性能好，負(fù)責(zé)區(qū)域影像采集任務(wù)。搭載的可量測型航測相機為飛思iXU-RS1000（有效像素：1億像素，最高分辨率：11608×8708，畫幅：53.4×40mm）

該項目布點的方案是：在測區(qū)內(nèi)根據(jù)架次覆蓋范圍，采用區(qū)域網(wǎng)布控方式對像控點進(jìn)行布設(shè)，目標(biāo)選在控制區(qū)域地形高程變化較小的地方，目標(biāo)影像清晰、易于判別、選在交角良好的細(xì)小線狀地物的交點、明顯地物拐角點或影像上小于3像素×3像素的點狀地物中心，像控點測量精度優(yōu)于±5cm。使用無人機攝影測量數(shù)據(jù)自動處理系統(tǒng)為GodWork，采用GodWork軟件的GodWork-AT模塊進(jìn)行空中三角測量。平差方法采用區(qū)域網(wǎng)光束法平差。統(tǒng)計空三精度平面精度最大為0.184m，高程精度最大為0.129m。

4、結(jié)語

無人機航攝系統(tǒng)軟硬件技術(shù)難點不斷突破，已經(jīng)達(dá)到實用化階段，越來越成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集的主要手段。將無人機航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用于大比例尺地形圖測繪，具有機動性強、作業(yè)效率高、適應(yīng)范圍廣等特點，可快速獲取3D數(shù)字測繪成果，將是未來新型基礎(chǔ)測繪體系服務(wù)的發(fā)展趨勢。

通過無人機航空攝影測量技術(shù)完成大比例尺地形圖測繪，完全可滿足《城市測量規(guī)范》規(guī)定的精度要求，能夠有效提升大比例尺地形圖測繪的生產(chǎn)效率，豐富地形圖測繪成果。但也存在一定局限性，主要表現(xiàn)在地形圖無法同時滿足規(guī)劃、國土和房產(chǎn)復(fù)合型需求時的精度要求；采用無人機航空攝影測量技術(shù)測制的地形圖仍難于滿足對一、二類地物點的精度要求；無人機門檻高、維護(hù)費用大、培養(yǎng)穩(wěn)定的無人機航攝隊伍耗時長。

參考文獻(xiàn)

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