航摄大比例尺地形测量技术研究

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航摄大比例尺地形测量技术研究

贺艳花

(贵州黔美测绘工程院 贵州贵阳 550000)

摘　要：随着低空无人机摄影测量技术的发展和完善，大量试验己经表明无人机测绘地形图的精度可以满足1∶2000地

形图的要求，本文结合广东某村的测量项目，详细探讨了无人机大比例尺地形图的测量流程，包括航空摄影、像片控制、影像预处理、空中三角测量、DEM/DOM制作、地形图制作及无人机航摄影像成图精度分析等。相信对从事相关工作的同行能有所裨益。关键词：无人机 大比例尺 地形图 测量技术 DEM中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)04(a)-0058-02

无人机航摄系统具有以下特点，第一，受天气条件和地面状况影响较小，作业方式灵活快速；第二，无人机平台自身构建及其搭载的航摄设备维护成本低；第三，因无人机飞行高度低，所以能够获取高分辨率影像，在小范围信息获取方面有很大的优势。

下面以广东某村为例，具体说明无人机航测绘制1∶2000地形图的过程。项目采用“1980西安坐标系”和“1985国家高程基准”。测区作业工序为无人机航摄、地形测量(包括四等控制测量、I级控制测量、像控测量、图根测量、野外补测、外业调绘)、空三加密、地形图制作(包括立体采集、数据编辑工序(1∶2000比例尺一套))、DOM制作、DEM制作、质检验收等工序。

1 航空摄影

该村采取东西向飞行，平均航摄比例尺为1∶23533，平均地面高度为1350m，其相对航高为650m。平均地面分辨率0.13m，满足1∶2000成图要求。本次外业摄影时间为2016年6月5日。

2.2.2 像控点的刺点及整饰情况

刺点误差和刺孔的直径均小于像片上0.1mm，且刺透，无双孔。点位说明确切，略图完整明了，刺孔、略图、说明与实地柱位一致。(1)在像片正面上用红色直径为7mm的圆形整饰像控点，并注记点号。(2)在像片的背面用铅笔绘制点位略图和标注文字说明等。2.3 像控点测量

像控点坐标可以使用全站仪、RTK等常规仪器进行测绘。像控点的精度和施测要求参照常规航测外业规范执行。本次像控点测量采用双频GPS接收机，已知控制点为加密的一级GPS控制点。为保证像控点测量成果的可靠性，在全部像控点测量完毕后再收参考站。施测现场对点位进行拍照并制作成点位信息表供内业加密使用。

3 空中三角测量

3.1 空三加密经过像点连接、像控点量测、平差计算过程

(1)量测外控点时，先量测测区四周的像控点6个以后进行平差，其他像控点就可以通过预测的功能来找到大概位置达到快速量测旳目的。外控点的量测由专业人员进行，并由另外一位专业人员检查。(2)应用外业工序提供基础控制点参与计算，提升空三加密的整体精度；应用外业工序提供的实测高程点检测空三加密精度。(3)量测完后进行最终的平差解算，首先将物方标准方差权放大，进行粗差的消除，然后逐步提高物方权重，确保粗差被全部探测出，最后给合适的权值强制平差。3.2 区域网空中三角测量

根据连接点(加密点)的影像坐标以和少量地面控制点的影像坐标及其物方空间坐标，通过平差计算，求解影像的外方位元素和连接点的物方空间坐标，称为区域网空中三角测量。空三测量提供的平差结果是影像后续处理与应用的基础。

2 像片控制

2.1 影像资料分析

航线间隔及旁向重叠度在30%~40%之间，航向重叠度在65%~75%之间。全摄区无航摄漏洞，航向超出摄区范围3~6条基线。像片倾斜角<4°，旋偏角<8°，航线弯曲度<3%。无人机航摄系统的飞行质量符合标准要求。同航线高差小于30m，实际与设计航向小于30m。实际航线偏离设计航线不大于像片上10cm。像片位移误差小于30m。航摄影像清晰、无云影等遮挡，色彩均匀，满足设计要求。2.2 像控点布设及刺点

2.2.1 像控点布设(1)像控点布设：像控点在航线方向上按10~15条基线布设，在旁向上按2~4条基线布设。布设的像控点能够有效控制住成图范围，保证测段衔接区域内没有漏洞。像控点应刺在航向及旁向重叠有5~6张像片的区域内。(2)像控点编号原则：测段像控点编号原则为“GP+航片号四位+点序号”。(3)像控点布设完成后绘制布点示意图供内业加密和存档。满足空三加密及数字化采集要求。

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4 DEM、DOM 制作

4.1 DEM制作

首先，根据空三加密成果，对无人机航摄的原始影像进行重釆样生成核线影像。其次，系统自动匹配三维离散点，得到摄区的DSM。最后，经过自动滤波便可得到DEM。虽然DPGrid系统实现了自动匹配，但是由于现实地

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物的复杂性(如水体、树木、阴影)以及人工地物的影响，所以实际生产中为了提高DEM的精度，需要对DEM进行人工编辑。因为DEM是原始航片进行纠正的基础，只有准确的DEM才能保证DOM的精度。4.2 DOM制作

DPGrid系统全自动生成DOM主要包括：DEM数据处理、影像匀光匀色处理、DOM纠正处理、色调均衡处理以及DOM镶嵌处理。系统生成的初步DOM结果，还要经过人工编辑，对初始DOM成果进行颜色和几何处理，才能真正满足对DOM成果的要求。

2018 NO.10SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯6 无人机航摄影像成图精度分析

采用GPS快速静态方式获取该摄区外业检查点的坐标数据。该树片区抽查了4幅图(占本片区图幅数的10%)，共83个检査点。对比这些外业检查点的实测坐标与图上坐标，计算出两组坐标的及高程差值。根据点位中误差公式计算出每个检查点的平面中误差。具体计算结果如下。经过整理计算，该村片区地物点平面点位中误差为0.72m；高程中误差为0.69m。根据点位中误差计算结果绘制点位误差分布图。点位误差分布图更直观地反映了每个检查点的误差分布情况。可以看出绝大多数点位误差分布在0~0.8m之间，其平面精度满足1∶2000地形图的要求。此外，我们将影像数据制作的地形图与已有的1∶2000地形图数据在CASS中进行套合比较。

5 1∶2000地形图制作

配合DEM将DOM进行校正，然后在拼接生成完整的

区域地图。最后，将区域整体导入到VirtuoZoNT软件中进行测图，生成最终的地形图(见图1)。

7 结语

论文分析了无人机航摄系统的特点，介绍了无人机低

空航摄规范。详细描述了无人机航测系统测绘1∶2000地形图的具体工作流程，并对最终生成的地形图进行了精度评定，基本满足1∶2000地形图的精度要求。

参考文献

图1 地形图

根据航空摄影测量内业规范及地形图图式进行地

物、地貌要素的采集。外业调绘人员利用已有的图纸和测图数据，进行实地调绘、修测、补测等工作。(上57接页)

缺陷进一步造成的偏差不可以使其后果让工作人员承担，但是观察工作者同样必须完成地面设施的检修方面作业，完成设备的校正避免偏差的出现。避免设施的天线位置发生移动，因为天线的关键位置发生了变动会进一步造成天线不能和原有的中心完成叠加作业，最后造成天线所捕获的数据出现强弱不一的现象，进一步造成误差。

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[2] 姬渊,秦志远.小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用研究[J].测绘技术装备,2008,10(4):46-48.

3 提高GNSS测量精准性的方案

3.1 提升卫星星历精准程度

因为在GNSS体系中卫星的路线部分选择是区域追踪手段，若是追踪机构的三维坐标存在偏差就可能在卫星路线的测算方面导致很大的影响，如果想把卫星的轨道精确地测算在2m之内，就不得不保证追踪机构自身的坐标偏差不能在20dm以外，同时该项规定同样是国家在区域定轨领域的标准。利用已有的追踪机构完成高精度的位置确定，同时完成在高空卫星路线上的优化，进一步让轨道卫星在星历部分的数据的精确度更高，客户端捕获到的数据也将更加精确。3.2 提升数据输送的精度

数据在电离层和对流层部分遭到的延迟作用方面选择双频接收设备去减弱该作用，或者，按照数据在二者里遭到的作用进行研究，按照二者发挥作用的特性做出对应的设备，同时完成校正作业，让其保证本身数据的精准程度。观察部分同样能够选择同步测算手段，获取更为精确的地理信息，由此让获取的信息精准程度进一步提高，从而确保终端所得到的数据更加精准。

3.3 地面设施

通常情况下，地球表面的信息获取设施里仅存在标准的光压设备或多项类光压设备，可以在阳光方面完成光压校正的设备均能够达到高精度的规定，效果很好地降低了源于地球表面的观察偏差。在获取信息的设施里面的接收机钟就必须把钟差的数据完成计算，同时选择观察数据计算差的手段完成该设备载波相位的位置确定作业。在天线的地点和天线的中间地点存在误差时，想要避免由于该类状况而产生的测算位置不够精确，就不得不在初期阶段完成天线设计的过程中就用北确定为天线盘的标准方位，同时用求差的手段在天线对应的位置确定数据完成校正，去降低由于中心位置发生变化而出现的偏差。

4 结语

事实上，在GNSS测算方面发挥关键作用的是轨道卫星，地面设施和空间数据的输送等要素，所以在精确度领域的提高作业同样是以其为基础进行。不仅如此，未来的科技会更加发展迅速，在设施和数据的输送方面的手段会更加优秀，测算的偏差同样会因为科技的发展而减少。

参考文献

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