無人機測量技術(shù)在大比例尺地形測圖中的應(yīng)用

劉德強 吳光星

摘 要：隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的快速發(fā)展，近年來西南復(fù)雜地區(qū)大面積測繪越來越多，此類工程長度較長、規(guī)模較大，且工期要求緊，使用基礎(chǔ)的常規(guī)測量技術(shù)進行大比例地形勘察設(shè)計測繪時由于消耗人力物力巨大、地形復(fù)雜地區(qū)難以測量，工期也較長，容易延誤工期，并且作業(yè)成本較高，在隨著近些年新型空間信息技術(shù)的快速發(fā)展，特別是無人機測量技術(shù)的發(fā)展，為大比例尺地形測圖提供了先進的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：大比例尺;無人機;測圖;質(zhì)量評價

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0137-02

無人機是一種全新的測量技術(shù)，能應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，同時也在測圖實際工程中發(fā)揮了越來越大的作用。無人機測量系統(tǒng)是以無人機作為遙感平臺，飛機攜帶相機沿飛行線（或條帶）獲取垂直航空像片，在進行航空立體成像時，進行航線設(shè)計的過程中需要按照設(shè)計航線進行自動航空攝影，無人機攝影測量具有靈活機動的特點，受氣候影響較小，起降十分方便，操作簡單成本低廉，同時獲取影像分辨率高，測圖精度高可達1：500。

1 實際工程簡介

選取的測區(qū)地形主要為丘陵及山地，海拔較高，典型的亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，境內(nèi)四季雨量充沛、氣候宜人。地處秦嶺支脈大巴山南麓，喀斯特地貌，復(fù)雜多樣，境內(nèi)地形地勢起伏高差較大，北高南低，地勢最低在海拔在500m左右，最高在海拔1900m左右，由于測區(qū)地處山區(qū)，受到交通不便利等因素影響，對測量工作造成會有一定的影響。為了確保本次測量工作的效率以及準確性，本次測量采用無人機測量技術(shù)，采用高分辨率相機進行航攝，航線航片布設(shè)采取區(qū)塊航攝，力爭真實反映該測量區(qū)域的地形特征，保證測量結(jié)果的準確性。

2 無人機測量技術(shù)的運用

2.1 生產(chǎn)技術(shù)流程

本測區(qū)DOM、DLG產(chǎn)品航測成果主要包括影像資料收集與預(yù)處理、像片控制測量、空三加密、立體采集、DLG制作、DOM制作等系列的環(huán)節(jié)，詳見圖1所示。

2.2 像片控制測量

像控點的布設(shè)應(yīng)符合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》中的航片區(qū)域網(wǎng)布點的規(guī)定要求，區(qū)域網(wǎng)之間的像控點應(yīng)盡量選擇在上、下航線的重疊的中間，相鄰區(qū)域網(wǎng)盡量公用。區(qū)域網(wǎng)的大小和像片控制點間的跨度主要依據(jù)成圖精度、航攝資料條件以及對系統(tǒng)誤差的處理等因素確定。由于數(shù)碼影像的特殊情況，相片較窄，區(qū)域網(wǎng)劃分時不超過8條航線，航向跨度不得大于33條基線。使用GNSS靜態(tài)測量技術(shù)及GNSS-RTK動態(tài)差分技術(shù)手段進行像片控制點的實地采集，量測其平面和高程坐標，不再分別布設(shè)高程點和平面點，一律認定為平高點。在不影響模型連接的前提下，像主點落水時仍可按正常航線布設(shè)連接點。當(dāng)定向點的標準點位置附近落水時，離開方位線4cm以外的航向三片重疊選不出連接點，落水像對按全野外布設(shè)連接點。同時在進行全野外布點時，應(yīng)最大限度地控制測繪面積，在制作正射影像時，要求在每個立體像對測繪面積的四個角上各布設(shè)一個平高點。

2.3 空三加密

項目采用GodWork軟件進行空三加密。共劃分為6個平差區(qū)。在GodWork全數(shù)字攝影測量工作站上直接導(dǎo)入控制點成果和數(shù)碼像機參數(shù)，通過自動匹配影像生成匹配點，部分區(qū)域需要進行人為手工添加匹配點。在像片上量測外業(yè)控制點后，通過光束法區(qū)域網(wǎng)平差后，輸出加密成果?？杖用芎螅峤缓蠊ば蚴褂玫募用艹晒麘?yīng)能確?；謴?fù)立體模型。

2.4 內(nèi)業(yè)生產(chǎn)

內(nèi)業(yè)生產(chǎn)主要是包括DOM的采集以及DLG的生產(chǎn)，基于航片拍攝的影像數(shù)據(jù)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）并進行格網(wǎng)點高程內(nèi)插，可快速生成所需的1：2000比例尺數(shù)字高程模型（DEM）。利用DEM和處理后的航跡線數(shù)據(jù)，利用攝影測量相關(guān)軟件，可快速生成工程區(qū)域的高分辨率數(shù)字正射影像（DOM）。采集建筑物、陡坎、道路、植被、水系等地物矢量元素，并對生成的等高線和高程注記點進行編輯，結(jié)合外業(yè)調(diào)繪資料，實現(xiàn)1：2000比例尺數(shù)字線劃圖（DLG）的生產(chǎn)。具體過程如下：

DOM：測區(qū)空三加密完成后，采用EOS模塊完成密集匹配，生成過程DEM，并完成DEM立體編輯，生成用于正射糾正的DEM數(shù)據(jù)。然后完成影像勻光和數(shù)字微分糾正，最終進行DOM測區(qū)拼接，勻光等處理。項目DOM采用數(shù)碼航攝影像制作，影像地面分辨率為0.16米。DOM成果紋理清晰，影像反差適中、色調(diào)基本一致，接邊情況良好。圖幅裁切以標準圖廓為最小范圍。數(shù)字正射影像圖（DOM）提交*.TIF、*.TFW、圖廓整飾文件*.DWG，數(shù)據(jù)正確，原始航攝影像存在局部色彩對比度過大現(xiàn)象，后期生產(chǎn)時通過PhotoShop軟件做最佳處理。

DLG：DLG數(shù)據(jù)采集原則：內(nèi)業(yè)定位，外業(yè)定性，新增地物需要外業(yè)實測，各類要素按實際情況采集，原則上不進行避讓。兼顧地形圖制圖要求，為了使地形圖圖面清晰，在精度允許范圍內(nèi)，按照“次要地物避讓重要地物”的原則進行避讓。內(nèi)業(yè)過程直接導(dǎo)入空三加密成果恢復(fù)立體模型，采集前需檢查定向精度。當(dāng)定向精度滿足限差要求時方可進行采集作業(yè)。1：2000地形圖采集應(yīng)做到測繪地物、地貌元素?zé)o錯漏、不變形、不移位。立體采集以定位為主，同時用適當(dāng)?shù)姆柋硎玖Ⅲw下識別的地物，對模型不清的構(gòu)（建）筑物（如房角、電桿等）無法準確定位時，務(wù)必在相應(yīng)位置上作“A”標記，以便外業(yè)實測。同時DLG要求按全要素表示，不同類要素可壓蓋，不斷開;等高線、高程點應(yīng)保留三維信息;采用統(tǒng)一的南方CASS7.0的符號庫、線型庫;圖形、代碼接邊應(yīng)確保無誤。

2.5 野外補測與調(diào)繪

為保證成圖精度，不僅要對圖上出現(xiàn)的錯誤進行修正，同時對于成圖結(jié)果要進行嚴格的檢查，進而對成圖結(jié)果存在的問題進行修改。調(diào)繪的工作底圖為經(jīng)過數(shù)字化作業(yè)的1：2000地形圖，同時影像圖進行補充。結(jié)合測區(qū)的實際情況，對以下幾點進行了著重調(diào)繪及補測：

（1）調(diào)繪過程中對室內(nèi)影像判別與實地有差異的地方應(yīng)進行補測，并在圖上進行修改。圖式符號使用恰當(dāng)，各種注記符號正確，保證相對位置精準。（2）對于在圖上無法識別的獨立地物（建筑物、風(fēng)水樹、地下管線等）可利用全站儀或RTK進行補測，以反映出周邊與建筑物之間的相對關(guān)系。（3）植被的測繪按其經(jīng)濟價值和面積大小適當(dāng)取舍。（4）各類地理名稱和工礦企業(yè)名稱、植被名稱、橋頭、隧道口等現(xiàn)有的名稱準確標注。（5）測區(qū)范圍內(nèi)的道路按規(guī)范、圖式要求注記等級和建筑材料。（6）對于地形圖的文字注記，使用統(tǒng)一字體，字體大小按《地形圖圖式》GB/T20257.1-2007國家標準，注記大小，文字寬高比0.8，一般不另行改動和變更。統(tǒng)一大面積的地物符號填充間距，高程點注記小數(shù)點后1位。（7）提交地形圖時，需展繪控制點。（8）其它地物的調(diào)繪參照規(guī)范、圖式執(zhí)行。

2.6 質(zhì)量檢查與評價

2.6.1 質(zhì)量檢查

外業(yè)、內(nèi)業(yè)作業(yè)員對所做的所有成果均做全面檢查，修改之后作業(yè)員之間進行互查。作業(yè)組長對出現(xiàn)的普遍問題及時反饋和糾正。分組質(zhì)檢部門對各作業(yè)組所提交的成果成圖進行100%的外業(yè)、內(nèi)業(yè)檢查。以作業(yè)分組為單位，對各作業(yè)組所提交的成果成圖進行100%的外業(yè)、內(nèi)業(yè)檢查。分組的檢查主要是對生產(chǎn)部門生產(chǎn)的成果成圖，進行統(tǒng)一性為目的的檢查，對表示不一致和帶有傾向性的問題進行了統(tǒng)一的修正。質(zhì)檢科對該批次產(chǎn)品的生產(chǎn)進行全過程監(jiān)控，對成果進行了20%抽檢，對生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品和作業(yè)方法進行監(jiān)控，對出現(xiàn)的各類影響成果質(zhì)量的問題進行統(tǒng)一和修正。

2.6.2 質(zhì)量評價

（1）像控點的選刺位置良好，點位說明正確。各類像控點的數(shù)學(xué)精度均在限差內(nèi)。加密成果符合設(shè)計要求，未出現(xiàn)精度超限的情況。（2）地物、地貌表示及符號運用正確，能較好地反映測區(qū)的地理特征;主要地物、地貌沒有發(fā)現(xiàn)遺漏和錯繪現(xiàn)象，各類符號的尺寸符合要求。（3）高程注記點的位置能反映地形特征，點位密度符合要求，注記點的施測方法符合要求。（4）數(shù)字地面高程模型符合實地地形起伏。（5）成果的數(shù)據(jù)格式符合設(shè)計要求，圖面清晰美觀，圖邊結(jié)合情況良好，沒有發(fā)現(xiàn)主要地物不接和漏接。

3 結(jié)語

總之，無人機測量技術(shù)作為一種全新的測量技術(shù)，能夠帶來更多的實際應(yīng)用。通過實踐證明，能夠完全滿足測圖的精度要求，同時也能夠大大的提高作業(yè)效率。隨著無人機的快速發(fā)展，以及具有巨大的應(yīng)用背景，它能夠在越來越多的應(yīng)用中發(fā)揮出更大的作用。

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