■曹城中 劉輝

（昆山市水利測(cè)繪隊(duì)江蘇昆山215300）

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量與制圖在農(nóng)田改造工程中的應(yīng)用探討

■曹城中 劉輝

（昆山市水利測(cè)繪隊(duì)江蘇昆山215300）

本文對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)及作業(yè)流程做了簡(jiǎn)單介紹，結(jié)合農(nóng)田改造工程竣工測(cè)繪的應(yīng)用實(shí)例，敘述了應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)制圖的生產(chǎn)過(guò)程，以及對(duì)成果精度進(jìn)行了分析。

無(wú)人駕駛飛行器 空中三角測(cè)量 線劃圖 正射影像圖

1　引言

近年來(lái)地理空間信息技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，尤其是靈活機(jī)動(dòng)、具有快速響應(yīng)能力的無(wú)人機(jī)，更是在最近幾年迅速成長(zhǎng)，成為航空遙感領(lǐng)域一個(gè)引人注目的亮點(diǎn)。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)體現(xiàn)了無(wú)人機(jī)與測(cè)繪的緊密結(jié)合,同時(shí)也提供了更高效的測(cè)繪方式。經(jīng)實(shí)踐證明，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)完全可以達(dá)到1:1000國(guó)家航空攝影測(cè)量規(guī)范的要求。

2　無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量與制圖技術(shù)概述

2.1無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的特點(diǎn)

由于航空遙感平臺(tái)及傳感器的限制，普通的航空攝影測(cè)量手段在獲取小面積、大比例尺數(shù)據(jù)方面存在成本高、性價(jià)比差等問(wèn)題。具有低成本和機(jī)動(dòng)靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)的低空無(wú)人機(jī)遙感能在小區(qū)域內(nèi)快速獲取高質(zhì)量遙感影像，是國(guó)家航空遙感監(jiān)測(cè)體系的重要補(bǔ)充，是航空遙感的未來(lái)發(fā)展方向。在當(dāng)今衛(wèi)星遙感和普通航空遙感蓬勃發(fā)展的形勢(shì)下，輕小型低空遙感是粗中細(xì)分辨率互補(bǔ)的立體監(jiān)測(cè)體系中不可缺少的重要技術(shù)手段。

低空無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)，作為衛(wèi)星遙感與普通航空攝影不可缺少的補(bǔ)充，它有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）無(wú)人機(jī)可以超低空飛行，可在云下飛行航攝，彌補(bǔ)了衛(wèi)星光學(xué)遙感和普通航空攝影經(jīng)常受云層遮擋獲取不到影像的缺陷；（2）由于低空接近目標(biāo)，因此能以比衛(wèi)星遙感和普通航攝低得多的代價(jià)得到更高分辨率的影像；（3）能實(shí)現(xiàn)適應(yīng)地形和地物的導(dǎo)航與攝像控制，從而得到多角度、多建筑面的地面景物影像，用以支持構(gòu)建城市三維景觀模型，而不局限于衛(wèi)星遙感與普通航攝的正射影像常規(guī)產(chǎn)品；（4）使用成本低，無(wú)人機(jī)體形小,耗費(fèi)低,對(duì)操作員的培養(yǎng)周期相對(duì)較短。系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修簡(jiǎn)便,同時(shí)不用租賃起飛和停放場(chǎng)地，可以無(wú)需機(jī)場(chǎng)起降，因而靈活機(jī)動(dòng)，適應(yīng)性強(qiáng)，容易成為用戶自主擁有的設(shè)備；（5）回避了飛行員人身安全的風(fēng)險(xiǎn)；（6）比起野外實(shí)測(cè)而言，無(wú)人機(jī)航測(cè)方法具有周期短、效率高、成本低等特點(diǎn)。

對(duì)于面積較小的大比例尺地形測(cè)量任務(wù)(10～100km2)，受天氣和空域管理的限制較多，成本高；而采用全野外數(shù)據(jù)采集方法成圖，作業(yè)量大，成本也高。而將無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)進(jìn)行工程化、實(shí)用化開發(fā)，則可以利用它機(jī)動(dòng)、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，在陰天、輕霧天也能獲取合格的彩色影像，從而將大量的野外工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)，既能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又能提高作業(yè)的技術(shù)水平和精度。

2.2無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量作業(yè)流程

3　無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量與制圖在農(nóng)田改造工程中的應(yīng)用實(shí)例

3.1測(cè)區(qū)概況

本測(cè)區(qū)是“江蘇省農(nóng)機(jī)三新工程項(xiàng)目”即“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備試驗(yàn)示范農(nóng)田改造工程”的面積范圍，位于江蘇省昆山市境內(nèi)震川西路以南、市場(chǎng)路以北，總面積23萬(wàn)多平方米，甲方指定由當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系中的點(diǎn)A（71512.490,19492.169）、B（71525.383,20377.021），C （71251.299,20065.065），D（71242.704,19495.233）等多點(diǎn)圍成的多邊形區(qū)域。測(cè)區(qū)內(nèi)以大型水田為主，附有零星建筑物，機(jī)耕路、水渠等要素，地形平坦。

3.2測(cè)區(qū)無(wú)人機(jī)航飛實(shí)施情況

本次竣工測(cè)繪采用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量與制圖的方式實(shí)施，為便于像控點(diǎn)的布設(shè)以及攝影測(cè)量精度的統(tǒng)計(jì)和評(píng)估，實(shí)際航測(cè)區(qū)域以甲方指定區(qū)域?yàn)橹行南蛑苓呇由炝艘欢ǚ秶?，從而滿足了布設(shè)較多、質(zhì)地堅(jiān)固和形狀顯著的地面像控點(diǎn)的要求。

本次航飛任務(wù)于2015年9月13日中午時(shí)分實(shí)施，測(cè)區(qū)東西長(zhǎng)約1000米，南北寬約600米，總面積約0.6平方公里，航高為163米，影像地面分辨率為6.2cm/pixel。航飛拍攝了6條航線，共計(jì)112張航片,影像大小為4608像素*3456像素，單張影像覆蓋范圍約為286m*214m，預(yù)設(shè)航向重疊為80%，旁向重疊為60%，飛行質(zhì)量和影像質(zhì)量良好。

3.3像片控制測(cè)量

控制點(diǎn)于2015年9月14日至15日使用甲方授予的RTK和免棱鏡全站儀相結(jié)合的方法進(jìn)行外業(yè)實(shí)測(cè)，取四次測(cè)量的平均值。此次共計(jì)布設(shè)了95個(gè)野外點(diǎn)，其中控制點(diǎn)63個(gè)，檢查點(diǎn)32個(gè)。

3.4全數(shù)字空中三角測(cè)量

利用Postflight Terra 3D軟件進(jìn)行空中三角測(cè)量，空三構(gòu)成的區(qū)域網(wǎng)整體框架精度為：控制點(diǎn)X坐標(biāo)的中誤差為5.0cm，控制點(diǎn)Y坐標(biāo)的中誤差為5.6cm，控制點(diǎn)Z坐標(biāo)的中誤差為9.2cm。檢查點(diǎn)X坐標(biāo)的中誤差為7.0cm，檢查點(diǎn)Y坐標(biāo)的中誤差為10.0cm，檢查點(diǎn)Z坐標(biāo)的中誤差為7.0cm。綜合精度平面位置中誤差為：9.3cm，高程中誤差為8.6cm。

3.5數(shù)據(jù)采集

利用Postflight Terra 3D軟件獲得的空中三角測(cè)量成果，使用軟件DATMatrix2.0進(jìn)行立體測(cè)量，生成了符號(hào)化1:1000的線劃地形圖，利用Postflight Terra 3D軟件進(jìn)行正射影像制作。

3.6成果質(zhì)量檢查驗(yàn)收

本次無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量經(jīng)過(guò)項(xiàng)目規(guī)劃、航飛、布設(shè)控制點(diǎn)、內(nèi)業(yè)空中三角測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、成果資料整理及生成項(xiàng)目質(zhì)量報(bào)告等步驟，取得圓滿成功。試驗(yàn)成果的精度達(dá)到平面位置中誤差為9.3cm，高程中誤差為8.6cm。

4　結(jié)語(yǔ)

利用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田改造工程竣工測(cè)量，其成果精度能滿足當(dāng)前一般城市數(shù)字正射影像制作的要求。隨著多種機(jī)載傳感器、無(wú)人機(jī)硬件制造技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)以其機(jī)動(dòng)靈活、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，必能擁有更加廣闊的發(fā)展前景。

[1]CN/Z 3002～2010.無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)技術(shù)要求[S].

[2]CH/T 3007.1～2011.《1：500，1：1000，1：2000數(shù)字航空攝影測(cè)量測(cè)圖規(guī)范》[S].

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～312～1