陳抒錄

湘潭市勘測設(shè)計院，湖南湘潭 411100

隨著城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)和“一帶一路”建設(shè)的不斷推進，各地規(guī)劃及行政主管部門對現(xiàn)勢高、精度好的測繪地理信息成果需求也更加迫切。在無人機配套產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的條件下，無人機與現(xiàn)代遙感技術(shù)、攝影測量技術(shù)等相結(jié)合，使無人機低空數(shù)字攝影測量不斷發(fā)展為與航天攝影測量、傳統(tǒng)大飛機航空攝影測量共存的攝影測量方式[1]。本文以湘潭市仙女峰景區(qū)項目為應(yīng)用案例，介紹無人機航測外業(yè)數(shù)據(jù)采集方法和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理手段，對處理后的數(shù)據(jù)成果進行精度分析，分析比較無人機低空數(shù)字攝影測量系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢，對其在規(guī)劃測繪中的前景進行展望。

1 無人機低空攝影測量系統(tǒng)構(gòu)成、優(yōu)勢

近年來，無人機配套產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，基于無人機飛行平臺的低空攝影測量技術(shù)已變得越來越成熟。無人機低空數(shù)字攝影測量系統(tǒng)由無人機飛行平臺、飛控系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、非量測數(shù)碼相機、數(shù)據(jù)傳輸天線、野外保障裝備組成。它主要具備以下優(yōu)勢：

① 起降靈活。無人機起降靈活，對起降場地要求低，不需要專門的機場，在操場、開闊的空地可起降，受氣候條件影響少。

② 低空作業(yè)。無人機可以在云下超低空飛行，彌補了航天攝影測量和大飛機航空攝影測量經(jīng)常受云層遮擋，獲取不到影像的缺陷。低空攝影受云層影響小，增加了有效作業(yè)時間，提升了效率。

③ 測圖精度高。無人機低空作業(yè)，搭載的數(shù)碼相機在低空的分辨率最高可達厘米級，完全可以滿足城市規(guī)劃的測繪需求。

④ 成本相對較低。無人機低空航測較傳統(tǒng)人工測圖成本低，生產(chǎn)周期短。特別是在外業(yè)數(shù)據(jù)獲取階段，可以獲得更好的生產(chǎn)效益。

2 項目實施

本文結(jié)合仙女峰景區(qū)1：1000線劃圖工程實例進行探討，項目采用武漢智能鳥KC3400實施低空攝影獲取數(shù)據(jù)，運用網(wǎng)絡(luò)RTK方式進行像控點的采集，運用航天遠景的HAT軟件進行空三加密，運用航天遠景的MAPMatrix軟件進行DLG的制作，并使用航天遠景的EPT軟件生成正射影像。

2.1 測區(qū)概括

測區(qū)位于湘潭市雨湖區(qū)仙女峰景區(qū)，面積約3km2，測區(qū)以低矮丘陵和山地為主。

2.2 無人機低空航攝

航攝采用SONYA7R數(shù)碼相機，焦距35mm，像幅24mm×36mm，航高680m，影像地面分辨率0.08m，航攝比例尺為1：1000，航向重疊率75%，旁向重疊率50%，本次航攝總面積為5.6km2，共12條航帶。

2.3 控制測量

運用RTK方式進行像控測量和碎部點測量。本項目中，每兩個航帶之間均布設(shè)了像控點，并適當(dāng)?shù)脑黾恿瞬糠謾z核點。

2.4 空中三角測量

本次項目采用航天遠景的HAT軟件進行空中三角測量平差解算。將原始影像數(shù)據(jù)、機載POS文件和檢校后的相機參數(shù)導(dǎo)入HAT軟件，根據(jù)POS信息自動劃分航帶，之后進行轉(zhuǎn)點匹配、區(qū)域網(wǎng)自由平差，平差后刺入像控點進行空三加密。

2.5 正射影像制作

通過MAPMatrix加載空三數(shù)據(jù)生成DEM，通過DEM對原始影像進行畸變矯正，將矯正后的影像通過ESP軟件拼接生成正射影像圖。

2.6 立體測圖

將原始影像和空三數(shù)據(jù)導(dǎo)入到航天遠景的測圖軟件中，即可展開立體測圖工作。

2.7 外業(yè)調(diào)繪制及編輯

立體測圖后，將成果及時進行外業(yè)調(diào)繪，并且編輯成圖。

3 作業(yè)難點與解決方案

（1）單位面積內(nèi)模型數(shù)量較多，采用多核網(wǎng)絡(luò)并行自主配準的技術(shù)，自主生成了高精度、高強度的測區(qū)模型連接點。

（2）數(shù)碼相機普遍存在獲取到的原始影像邊緣區(qū)域影像畸變偏大的問題，利用自主配準的的高精度、高強度測區(qū)模型連接點進行區(qū)域網(wǎng)自由平差計算，提高了空三解算的精度。

（3）局部地方控制點不足，應(yīng)及時進行外業(yè)補加控制點。

4 結(jié)果分析

4.1 飛行質(zhì)量分析

依照航空遙感測量的一般要求，拍攝時的航向重疊率最小不得低于53%，旁向重疊率最小不得低于15%。本次飛行根據(jù)天氣、地形、風(fēng)速等因素的考慮，設(shè)計了航向重疊率為75%，旁向重疊率為50%，根據(jù)所生成的航線影像疊加圖（圖1）可以看出，整張圖測區(qū)中間無黑色區(qū)塊生成，說明整個拍攝區(qū)域沒有出現(xiàn)漏拍的現(xiàn)象，滿足測圖要求。

圖1 航線影像疊加圖

4.2 空三成果精度分析

空三加密的精度直接影響整個航測數(shù)字化成圖及正射影像的制作的質(zhì)量，空三的制作是整個航測項目中的核心步驟。本次仙女峰景區(qū)項目通過在整個測區(qū)均勻的布設(shè)13個檢查點（檢查點點位分布圖如圖2），并用RTK采集坐標數(shù)據(jù)，通過與空三加密后在立體相對中采集的相應(yīng)檢查點坐標作比較，從而分析整個空三制作的精度，分析結(jié)果如表1。

圖2 檢查點點位分布圖

表1 空三制作的精度分析結(jié)果

內(nèi)業(yè)加密點對最近外業(yè)控制點的平面和高程中誤差不得大于下表2、表3的規(guī)定。

表2 平面中誤差（mm）

表3 高程中誤差（m）

該區(qū)域檢查點平面中誤差為0.109m，高程中誤差為0.157m。滿足GB/T7930內(nèi)業(yè)加密點對附近野外控制點的平面位置中誤差、高程中誤差的要求。

4.3 效率分析

以仙女峰項目為例，1：1000航測與1：1000傳統(tǒng)測圖的工效對比，如表4。

表4 傳統(tǒng)測圖的工效對比

由該表可以看出，完成該項目，傳統(tǒng)測量需要的工作時間是航測的6倍，其中不包括由于項目周期長，天氣原因及允許的錯誤返工等不可控因素對項目進度的影響。

5 結(jié)語

隨著城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)和“一帶一路”建設(shè)的不斷推進，國土資源調(diào)查和規(guī)劃設(shè)計越來越重要。為獲取得最新的測繪地理信息成果，無人機低空數(shù)字攝影測量作為一種全新的技術(shù)手段，相比于傳統(tǒng)大飛機航空攝影測量和工程測量，它具有以下幾點明顯優(yōu)勢：

（1）降低外業(yè)人員成本，提高作業(yè)效率、內(nèi)業(yè)成圖自動化程度高。

（2）無人機小巧便攜、受空間限制小，受天氣和氣候影響小，起降方式更加靈活機動。

（3）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理成果精度高、成圖周期短。

綜上所述，利用無人機低空數(shù)字攝影測量系統(tǒng)進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，不僅能為大比例尺土國土資源調(diào)查調(diào)查提供原始數(shù)據(jù)的輸入，同時也能滿足土地規(guī)劃設(shè)計的需求，從而為我國現(xiàn)階段城鎮(zhèn)化和“一帶一路”建設(shè)提供快速的測繪保障，為農(nóng)村土地資源的合理規(guī)劃利用和開發(fā)提供一種高效的數(shù)據(jù)采集手段和數(shù)據(jù)支持。