（廣西壯族自治區(qū)桂林水文工程地質(zhì)勘察院，廣西 桂林 541002）

帶狀地形圖的成圖方法有很多，現(xiàn)階段常用的測(cè)圖方法有全野外數(shù)字測(cè)圖和航攝數(shù)字化測(cè)圖。全野外數(shù)字化測(cè)圖在野外用全站儀、RTK等按照測(cè)圖范圍采集數(shù)據(jù)，這種測(cè)圖方法測(cè)量需要投入大量人力、物力，并且在地形破碎、地勢(shì)險(xiǎn)要的地區(qū)難以測(cè)量。傳統(tǒng)航空測(cè)量發(fā)展較成熟，應(yīng)用范圍十分廣泛，但該技術(shù)對(duì)自然條件和機(jī)場(chǎng)條件的依賴性大，成本較高，從而限制了傳統(tǒng)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)在帶狀地形測(cè)量中的應(yīng)用。

近年來(lái)，低空無(wú)人機(jī)（UAV，Unmanned Aerial Vehicle）技術(shù)得到了飛速發(fā)展，基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的航空攝影技術(shù)顯現(xiàn)出很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)低空航測(cè)技術(shù)具有使用成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便和轉(zhuǎn)場(chǎng)容易等顯著優(yōu)勢(shì)，且適用于危險(xiǎn)區(qū)域測(cè)繪和快速監(jiān)測(cè)等應(yīng)急測(cè)繪方面。采用無(wú)人機(jī)平臺(tái)獲取的影像具有清晰度高、分辨率高、比例尺大和現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)人機(jī)低空航測(cè)技術(shù)成為近年來(lái)航拍影像、地質(zhì)測(cè)繪圖獲取的重要技術(shù)途徑。本文以無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)在地質(zhì)圖測(cè)繪中的應(yīng)用為例，來(lái)展現(xiàn)無(wú)人機(jī)航測(cè)過(guò)程中的技術(shù)特點(diǎn)。人駕駛飛行器、GPS定位導(dǎo)航、攝影傳感器。無(wú)人機(jī)優(yōu)點(diǎn)是成本比較小、高機(jī)動(dòng)性、專業(yè)化、小型等。而無(wú)人機(jī)在進(jìn)行飛行過(guò)程中需要由一些輔助設(shè)施，主要包含：操作系統(tǒng)、地面站、遠(yuǎn)程通信裝置、無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)、信息處理系統(tǒng)等。整個(gè)系統(tǒng)特點(diǎn)有飛行準(zhǔn)備時(shí)間較短、方便操作、作業(yè)靈活、容易獲取信息、得到精度較高影像。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)是由很多設(shè)備組成的,它主要包含:無(wú)

2 地質(zhì)圖測(cè)量工作特點(diǎn)

地質(zhì)測(cè)量主要指的是測(cè)繪地形圖的作業(yè)過(guò)程，可概括為對(duì)地球表面的地物、地形在水平面上投影的位置和高程進(jìn)行測(cè)量，并按照一定的比例進(jìn)行縮小，用注記繪制的地形圖工作。

采用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量，測(cè)區(qū)具體位于東經(jīng)110°35′36″～110°40′44″，北緯25°20′48″～25°36′26″。整條線路屬丘陵地形測(cè)區(qū),海拔為217～285m。

測(cè)區(qū)內(nèi)交通一般。整條線路地形復(fù)雜，隱蔽地形和一般地形都有分布，地物較多。部分地區(qū)樹林密集，地物雜亂無(wú)章，沿線道路交通良好，通視情況一般。

本項(xiàng)目如果使用全站儀、RTK等方式測(cè)量存在較大困難。

測(cè)區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)狀況復(fù)雜，河兩岸灌木林較多，這些因素給測(cè)量人員施測(cè)帶來(lái)較大困難。再結(jié)合該項(xiàng)目工期較短的情況，且該項(xiàng)目地形圖主要用于設(shè)計(jì)線路用，決定采用無(wú)人機(jī)航拍方式來(lái)實(shí)施本項(xiàng)目。

3 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪中的工作流程

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，地質(zhì)測(cè)量技術(shù)也在不斷的更新，傳統(tǒng)的測(cè)量方式已經(jīng)不適合所有地區(qū)的地質(zhì)測(cè)量，而無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)，不但解決了復(fù)雜地形區(qū)域的測(cè)量困難，而且為測(cè)量工作人員帶來(lái)極大便利條件，無(wú)人機(jī)航測(cè)生產(chǎn)技術(shù)流程由接受任務(wù)開始，經(jīng)測(cè)區(qū)踏勘、技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)、像控點(diǎn)布設(shè)與測(cè)量、航攝實(shí)施、內(nèi)業(yè)空三加密、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集、資料整理五大階段，可分為14個(gè)步驟如圖1所示。

圖1 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的作業(yè)流程

表1 無(wú)人機(jī)技術(shù)參數(shù)

表2 航拍技術(shù)參數(shù)

4 控制點(diǎn)測(cè)量

本次項(xiàng)目采用先測(cè)設(shè)像控點(diǎn)再實(shí)施航空攝影。控制點(diǎn)由業(yè)主提供的1980西安坐標(biāo)系成果。該成果覆蓋了整個(gè)測(cè)區(qū)，可作為本項(xiàng)目像片控制測(cè)量的起算和檢核數(shù)據(jù)。本測(cè)區(qū)像控點(diǎn)的布設(shè)采用全野外布點(diǎn)法，像控點(diǎn)布設(shè)在航向及旁向重疊范圍內(nèi)，使布設(shè)的像控點(diǎn)盡量公用。如不能滿足公用要求時(shí)，則采取分別布點(diǎn)的方法，保證不產(chǎn)生漏洞。測(cè)區(qū)像控點(diǎn)測(cè)量直接利用廣西省連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站系統(tǒng)(GXCORS)進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)RTK的平面精度優(yōu)于2cm，結(jié)合高精度似大地水準(zhǔn)面成果，高程精度優(yōu)于3cm，已廣泛應(yīng)用于勘察、測(cè)繪、規(guī)劃和土地管理等多個(gè)行業(yè)。該方法不僅使得像片控制點(diǎn)的測(cè)量精度較高，還大大提高了測(cè)量作業(yè)效率。預(yù)先把像控點(diǎn)的位置導(dǎo)入手機(jī)奧維互動(dòng)底圖，該應(yīng)用軟件使用谷歌衛(wèi)星圖，能快速精確定位到設(shè)計(jì)像控點(diǎn)點(diǎn)位，且依據(jù)實(shí)際路線來(lái)合理規(guī)劃測(cè)設(shè)像控點(diǎn)的路線，提高效率。為檢查像控點(diǎn)測(cè)量精度，隨機(jī)抽取19個(gè)像控點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)比計(jì)算得出像控點(diǎn)的平面中誤差為±0.025m，高程中誤差為±0.035m，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求。根據(jù)航跡線設(shè)計(jì)像控點(diǎn)分布，一共設(shè)置75個(gè)像控點(diǎn)，同時(shí)在地面上進(jìn)行凃繪100cm十字形標(biāo)志,圖2為航拍的像控點(diǎn)。

圖2 無(wú)人機(jī)地質(zhì)測(cè)繪圖

5 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

5.1 影像質(zhì)量檢查

無(wú)人機(jī)航攝作業(yè)結(jié)束后，作業(yè)人員首先依據(jù)飛行獲得的POS和影像數(shù)據(jù)對(duì)飛行和影像質(zhì)量進(jìn)行檢查。飛行質(zhì)量檢查主要包括影像重疊度、像片傾角和旋角、航線彎曲度和航高變化,以及拍攝區(qū)邊界覆蓋是否足夠，即航拍范圍是否滿足任務(wù)要求。影像質(zhì)量檢查主要包括以下幾個(gè)方面：影像的清晰度、層次、反差、色調(diào)，判斷能否辨認(rèn)出與地面分辨率相適應(yīng)的細(xì)小地物，并能建立精確的立體模型，還有影像是否存在陰影、大面積反光、污點(diǎn)等明顯缺陷，是否影響立體模型的建立和連接，再者考慮無(wú)人機(jī)地速的影響，計(jì)算在曝光瞬間造成的像點(diǎn)位移是否滿足規(guī)范要求。以上檢查內(nèi)容若不滿足內(nèi)業(yè)規(guī)范和作業(yè)任務(wù)要求，則根據(jù)實(shí)際情況擬定重飛或局部區(qū)域補(bǔ)飛的飛行計(jì)劃。

5.2 空三加密與測(cè)圖

本項(xiàng)目?jī)?nèi)業(yè)采用PIX4D進(jìn)行?？杖用軙r(shí)需要注意的是整個(gè)作業(yè)過(guò)程中確保相機(jī)參數(shù)、測(cè)區(qū)信息和控制點(diǎn)的大地坐標(biāo)準(zhǔn)確無(wú)誤，相對(duì)定向、絕對(duì)定向較差必須符合規(guī)范和設(shè)計(jì)的規(guī)定。并且，絕對(duì)定向后，平面位置與高程限差符合規(guī)范要求。內(nèi)業(yè)矢量測(cè)圖在全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)上進(jìn)行立體數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集時(shí)使用統(tǒng)一的符號(hào)庫(kù)和線型庫(kù)。數(shù)據(jù)按照內(nèi)業(yè)定位、外業(yè)定性的原則進(jìn)行采集，地貌按照立體模型進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)采集完成后就要對(duì)數(shù)據(jù)的完整性、正確性進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保無(wú)缺失、無(wú)移位。最后使用南方CASS軟件將矢量地形圖轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)方需要的格式地形圖。外業(yè)調(diào)繪采用影像調(diào)繪和線劃圖調(diào)繪兩種作業(yè)方法，調(diào)繪的影像數(shù)據(jù)采用自空三自動(dòng)匹配點(diǎn)粗糾正成數(shù)字正射影像圖(DOM)，并分塊按照1∶1000比例尺打??；線劃圖調(diào)繪采用采集成果數(shù)據(jù)回放圖進(jìn)行，作為外業(yè)調(diào)繪的底圖。外業(yè)調(diào)繪過(guò)程中首先要注意新增地物、地貌要素及地類界、范圍線，對(duì)有樹木遮擋的地物外業(yè)采用幾何法、交會(huì)法和截距法等以明顯地物點(diǎn)為起始點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)量；再者，對(duì)分布在測(cè)區(qū)內(nèi)的各級(jí)公路的名稱、等級(jí)、寬度、路面類型和道路構(gòu)造物如橋涵等均按實(shí)地位置進(jìn)行調(diào)繪。

5.3 結(jié)果與精度分析

圖3 隨機(jī)抽取地質(zhì)圖

本項(xiàng)目共飛行3個(gè)架次，實(shí)際測(cè)繪長(zhǎng)度40km。涉及1：1000圖幅102幅。為檢查成果的可靠性，在測(cè)區(qū)隨機(jī)抽取10幅成圖采集了90個(gè)明顯的地物點(diǎn)、110個(gè)地形點(diǎn)進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)，如圖3所示：結(jié)果證明，根據(jù)1：1000地形圖精度要求，該項(xiàng)目抽檢的10幅數(shù)字線劃地圖（DLG）平地部分的平面位置中誤差和高程中誤差完全滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際工程介紹了無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在地形復(fù)雜區(qū)域測(cè)量中的應(yīng)用情況，并通過(guò)抽樣證明了無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)可滿足了1:1000帶狀地形圖的要求。無(wú)人機(jī)低空航測(cè)系統(tǒng)具有機(jī)動(dòng)靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)，將越來(lái)越多應(yīng)用于人工測(cè)量困難的區(qū)域中，為地質(zhì)圖繪制提供了可靠的數(shù)字資料。

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