李玉成，鄒曉列

（山東省淄博市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，255020，淄博）

水利信息化

無(wú)人機(jī)低空攝影在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用及精度分析

李玉成，鄒曉列

（山東省淄博市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，255020，淄博）

針對(duì)利用UX5無(wú)人機(jī)進(jìn)行低空攝影測(cè)量，獲取數(shù)字線(xiàn)劃圖（DLG）的過(guò)程進(jìn)行描述，通過(guò)對(duì)實(shí)際無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)的處理，將空三測(cè)量精度與SDCORS、GPS－RTK實(shí)地檢測(cè)精度進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證了無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量能夠滿(mǎn)足1∶1000地形圖測(cè)繪的精度要求，為今后同類(lèi)測(cè)量項(xiàng)目提供參考和借鑒。

無(wú)人機(jī)；低空攝影測(cè)量；DLG；精度

當(dāng)前，我國(guó)各領(lǐng)域數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程加快。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土地利用變化情況，建立定期更新的地理數(shù)據(jù)庫(kù)，以及繪制各類(lèi)最新時(shí)相的專(zhuān)題圖都是迫切需要解決的問(wèn)題。作為空間信息技術(shù)體系的兩大分支之一，航空攝影測(cè)量技術(shù)也得到相應(yīng)的重視。但由于傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)天氣條件和機(jī)場(chǎng)有較大的依賴(lài)性，成本相對(duì)較高，航攝周期較長(zhǎng)，限制了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用。

無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量具有高清晰、大比例尺、小面積、高現(xiàn)勢(shì)性的優(yōu)點(diǎn),是普通航空攝影與衛(wèi)星遙感不可或缺的補(bǔ)充。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量可為大比例尺影像地圖生產(chǎn)、重點(diǎn)地區(qū)正射影像制作、高精度DEM格網(wǎng)和DLG產(chǎn)品提供高分辨率清晰影像數(shù)據(jù)源，為城市河流監(jiān)測(cè)提供有效的測(cè)繪保障。一方面無(wú)人機(jī)可以快速、高效地獲取高精度低空影像，使測(cè)繪成果更具現(xiàn)勢(shì)性，另一方面經(jīng)過(guò)處理后的高精度影像可以廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、城市變形監(jiān)測(cè)、重大工程項(xiàng)目、應(yīng)急救災(zāi)、國(guó)土資源遙感監(jiān)測(cè)、資源開(kāi)發(fā)、新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)，對(duì)促進(jìn)測(cè)繪行業(yè)乃至國(guó)民建設(shè)具有重要作用。

一、基于無(wú)人機(jī)低空攝影的地形圖測(cè)繪生產(chǎn)流程

①布置像控點(diǎn)。收集測(cè)區(qū)范圍的地形資料和航攝資料，包括測(cè)區(qū)基本用圖（1∶10000、1∶50000地形圖），測(cè)區(qū)范圍已有控制點(diǎn)成果（平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)），點(diǎn)之記等，并依此確定布設(shè)方案。

②影像預(yù)處理。利用相機(jī)檢定參數(shù)，通過(guò)Correct軟件進(jìn)行影像畸變糾正，然后利用UASmaster軟件建立工程文件、構(gòu)建影像金字塔、勻光勻色等基本處理。

③空中三角測(cè)量，也叫空三加密。在已有外業(yè)控制點(diǎn)基礎(chǔ)上，為滿(mǎn)足內(nèi)業(yè)測(cè)圖的需要而進(jìn)行的室內(nèi)增測(cè)平面和高程控制點(diǎn)的工作?？罩腥菧y(cè)量需要采用VirtuoZo和自動(dòng)空三測(cè)量加密軟件完成，采用自動(dòng)選點(diǎn)方式，提高誤差檢錯(cuò)能力，降低構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)的誤差，提高加密精度。自動(dòng)選點(diǎn)方法需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟：航片格式轉(zhuǎn)換等準(zhǔn)備工作和加密測(cè)量工作。對(duì)轉(zhuǎn)換格式后的文件進(jìn)行加密點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量、檢查加密點(diǎn)中誤差等工作。最后進(jìn)行加密成果整理工作，整理輸出加密成果表，按照?qǐng)D幅編制要求編制具體展開(kāi)圖。

④數(shù)字化測(cè)圖。需要定向和地形圖采集兩個(gè)步驟。相對(duì)定向的測(cè)量誤差需小于0.008 mm，絕對(duì)定向誤差需小于加密點(diǎn)中誤差的0.75倍，待相關(guān)定向誤差滿(mǎn)足精度要求后再進(jìn)行具體的測(cè)圖。測(cè)區(qū)內(nèi)的地貌環(huán)境和全部地物需要在地形圖中體現(xiàn)。地形圖測(cè)繪需要準(zhǔn)確移動(dòng)，在變化較緩的地形處需要加測(cè)首曲線(xiàn)，同時(shí)交代所測(cè)等高線(xiàn)。內(nèi)業(yè)測(cè)量時(shí)要認(rèn)真核對(duì)地形環(huán)境等與立體像是否一致，并仔細(xì)檢查和對(duì)比外業(yè)調(diào)繪片。圖像經(jīng)Import_Inpho轉(zhuǎn)換，導(dǎo)入至VirtuoZo2014全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)中進(jìn)行立體量測(cè)、編輯，形成最終成果——線(xiàn)劃地形圖（DLG）。

⑤編輯地形圖。地形圖的最終編輯過(guò)程要以測(cè)量工作站所采集的數(shù)據(jù)資料為依據(jù)，按照格式要求進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和編輯工作，并使用正規(guī)的符號(hào)來(lái)替代調(diào)繪片中的簡(jiǎn)化符號(hào)。

二、實(shí)驗(yàn)與分析

1.實(shí)驗(yàn)背景

對(duì)淄博市淄河其中一段河道進(jìn)行低空攝影測(cè)量，無(wú)人機(jī)采用天寶UX5，相機(jī)為SONY ɑ5100，福倫達(dá)15/ 4.5 Super Wide Heliar定焦鏡頭。航高200 m，影像分辨率為6.5 cm，航向重疊為85%，旁向重疊為80%，共3個(gè)架次，有效飛行面積5.1 km2，野外布設(shè)相控點(diǎn)23個(gè)，成圖3.7 km2，比例尺為1∶1000。對(duì)每個(gè)架次影像數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)的處理。

2.精度統(tǒng)計(jì)與分析

①空三測(cè)量精度。本項(xiàng)目采用軟件UASmaster進(jìn)行解析空中三角測(cè)量并給出報(bào)告。23個(gè)相控點(diǎn)中最弱點(diǎn)平面位置殘差為±0.046 m，高程殘差為±0.203 m，其精度滿(mǎn)足低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范中空三測(cè)量精度要求。

表1 實(shí)測(cè)地物特征點(diǎn)數(shù)據(jù)與圖上數(shù)據(jù)比較統(tǒng)計(jì)

②空三測(cè)量精度與實(shí)地檢測(cè)精度的比較分析。立體量測(cè)并編輯成圖后，采用SDCORS、GPS－RTK對(duì)其進(jìn)行了同精度實(shí)地檢測(cè)。實(shí)測(cè)地物特征點(diǎn)60個(gè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)與圖上數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1可以看出：檢測(cè)點(diǎn)最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差m=±0.125 m,本測(cè)區(qū)檢測(cè)點(diǎn)平面點(diǎn)點(diǎn)位中誤差m=±0.079 m，滿(mǎn)足低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范對(duì)平面位置精度要求。實(shí)測(cè)高程點(diǎn)66個(gè)，與圖上高程注記點(diǎn)進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2可以看出：實(shí)測(cè)與圖上注記點(diǎn)的高程較差最大為-0.28 m。誤差分布情況如下：0<Δ≤±0.1 m的有 33個(gè)，占檢測(cè)總數(shù)50%；±0.1 m<Δ≤±0.2m的有19個(gè)，占檢測(cè)總數(shù)29%；±0.2 m<Δ≤±0.28 m的有14個(gè)，占檢測(cè)總數(shù)21%(Δ為實(shí)測(cè)高程與圖上注記高程的較差)。用全部檢測(cè)點(diǎn)求得高程較差中誤差為±0.146 m，滿(mǎn)足低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范對(duì)高程精度的要求。

表2 實(shí)測(cè)高程點(diǎn)與圖上高程注記點(diǎn)比較統(tǒng)計(jì)

三、結(jié)論

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量在本次實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)了良好的結(jié)果精度，滿(mǎn)足本次生產(chǎn)實(shí)踐的要求。無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)、靈活、安活、安全、影像分辨率高、周期短、精度高、效率高、成本相對(duì)較低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)居民地、廠(chǎng)礦企業(yè)區(qū)及測(cè)量人員難以涉足且條件比較惡劣的區(qū)域，既可直接獲取影像，又能保證測(cè)量精度，凸顯了無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)。 ■

[1]李兵，岳京憲，李和軍.無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的探索與應(yīng)用研究[J].北京測(cè)繪,2008(1).

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責(zé)任編輯 軒 瑋

Application of UAV photography measurement of low latitude in digital mapping and accuracy analysis

Li Yucheng;Zou Xiaolie

A description is made on process of using UX5 unmanned aerial vehicle for photography measurement of low latitude so as to get digital line graphic.Comparative analysis is conducted on accuracy of field detection of aerotriangulation with ShanDong Continuously Operating Reference Station System (SDCORS)and GPS Realtime kinematic(RTK).It is found that unmanned aerial vehicle for photography measurement of low latitude can satisfy the needs of 1：1000 topographic map surveying and mapping and can be applied to other similar projects.

unmanned aerial vehicles;photography measurement of low latitude;Digital Line Graphic;accuracy

TV+V556.52

B

1000-1123（2017）06-0050-03

2017-02-27

李玉成，高級(jí)工程師。