无人机航空摄影测量技术在大比例尺地形图测量中的应用

胡黎霞　王建军

摘 要∶ 无人机航空摄影测量技术具有机动灵活、操作简便、快速响应、成图精度高、产品丰富等优点，搭载最新的摄影测量系统，可以将影像的分辨率控制在0.05m～0.2m之间，进而可以满足1∶1000比例尺地形图测量规范的要求。本文简要介绍了无人机航空摄影测量的技术路线和流程，并结合本院的生产实践，给出了利用无人机进行某镇区1∶1000地形图测量的应用实例。

关键词∶ 控制测量； 立体像对； 空中三角测量； 精度

1. 引言

随着我国经济的快速发展，急需相应的测绘技术手段为其保障服务。在测绘小面积、大比例尺数字化地形图时，传统的测量方法是通过全站仪和GPS相结合的全野外数字作业方法，此种方式外业工作量大、工期长，已不能满足测绘工作日益追求效率的要求。近年来，随着无人机技术的不断发展，无人机携带航空摄影测量系统在大比例尺地形图测绘中的应用越来越广泛，其具有机动灵活、操作简便、快速响应、成图精度高、产品丰富等优点，由于搭载了最新的摄影测量系统，可以将影像的分辨率控制在0.05m～0.2m之间，进而可以满足1∶1000大比例尺地形图测量规范的要求。

2. 無人机航测技术概述

2.1 总体技术路线

无人机作为航空摄影平台，以获取高分辨率空间数据为应用目标，通过3S技术在系统中的集成应用，达到实时观测和空间数据快速处理能力。利用无人机能快速起飞的特点及其搭载的定位设备，获取到稳定、高清的原始数码影像，以及照片拍摄点的空间位置、姿态信息，结合相机畸变参数，通过专业的空三软件方便快速的做好匹配、平差、拼接等工作，最终生产出满足1∶1000、1∶2000、1∶5000等各种比例尺的数字正摄影像图DOM、数字高程模型DEM，若需要DLG线划图，则可以增加立体测图环节，利用立体测图软件快速高效的直接生产出带符号化的DLG，并可直接满足入库要求。

2.2 作业流程

图1 无人机航空摄影测量作业流程

3. 应用实例

3.1 项目概况

2016年7月，我院受委托承担某镇区1∶1000地形图测绘任务，该测区位于宁波市西南丘陵地带，平均海拔高度在150米左右，适合进行航空摄影测量。本次任务航摄面积约为35平方公里，航摄地面分辨率为15cm，主要测绘任务为航空摄影、空三加密、DEM、DOM、DLG生成。本项目采用宁波市独立坐标系作为平面坐标系统，1985国家高程基准作为高程基准。

3.2 无人机航飞实施情况

本次任务采用南方“天巡”无人机执飞，该无人机满载续航时间可达70min，巡航时速75km/h，最大载重2.8kg，携带的航摄仪采用了2430万像素的准专业级SONYα数码微单相机，配20mm定焦镜头。“天巡”无人机的飞行高度、飞行面积、地面分辨率与成图比例尺如表1所示∶

本次飞行时间都选择在风向稳定、风速较小的中午时段进行，以确保航线弯曲度和航拍质量，最终完成航飞面积约40平方公里，飞行43条航线，拍摄1153张航片。

3.3 像片控制测量

本次任务共飞行航线43条，测区内布设像控点共计115个，像控点采用小木桩标志。

3.3.1像控点的选刺∶在实地根据相关地物认真寻找影像同名地物点，经确认无误后，并在像片上相应位置刺出点位，刺点误差和刺孔直径均不得大于0.1mm。

3.3.2像控点整饰∶在影像上对应的控制点点位标注点名或者点号，并在像片的背面或者专用笔记本上记录关于刺点位置的详细说明。

3.3.3像控点测量∶像控点的测量采用NBCORS网络RTK进行观测，平面控制点和平高控制点相对邻近基本控制点的平面位置点位中误差不超过图上0.1mm；高程控制点和平高控制点相对邻近控制点的高程中误差不超过0.1m。

3.4 全数字空中三角测量

全数字空中三角测量采用南方空三软件SouthUAV，通过该软件进行控制点加密解算，获取高精度的像对定向点。

3.4.1相对定向：相对定向标准点残余上下视差限差不超过5u，检查点残余上下视差限差不超过8u，匹配点分布均匀，且点数不少于200个。

3.4.2绝对定向：基本定向点残差、多余控制点不符值及区域网间公共点较差不超过规范规定。

3.5 数据采集

数据采集利用南方立体测图软件iData航测版进行，直接导入加密成果建模，对模型进行相关匹配和编辑，生成数字高程模型（DEM）。对数字正射影像进行影像调色、影像拼接、影像切割生成数字正射影像图（DOM），并利用该立体测图软件快速高效的直接生产出带符号化的DLG，最终共完成123幅1∶1000大比例尺数字化地形图。

3.6 成果质量检查验收

本次无人机航测过程中我们同时进行了质量检查，其中实地检测15幅，占所有图幅的12%，野外巡视20幅，占所有图幅的16.3%，最大平面误差31.5cm，最小4.1cm，所有地物点点位中误差都不大于规范规定的限差要求；最大高程误差21.1cm，最小3.1cm，高程中误差都不大于规范规定的限差要求。通过质检人员全面检查与验收，一致决定该测区所有图幅产品全部合格，最终评定该无人机航测项目取得圆满成功，质量达到优良，图2所示为本测区1∶1000某一幅地形图成果。

4 结束语

无人机航空摄影测量技术作为一种新型的遥感数据获取手段，有着传统测量方式无法相比的优势，实践证明，此种作业方法在精度上已完全达到1∶1000测图的要求。随着无人机航测技术的发展与普及，地形图的航测费用已经接近甚至低于传统方法，因此，无人机航空摄影测量技术具有巨大的应用前景，必将得到迅速而广泛的应用。

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