郭 劍 賀國(guó)偉

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南714099）

1 概述

傳統(tǒng)的大比例地形圖主要利用全站儀、GPS-RTK 進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，利用南方CASS 等繪圖軟件成圖，該方法具有作業(yè)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高的缺點(diǎn)。隨著無(wú)人機(jī)的技術(shù)的不斷發(fā)展，低空航測(cè)影像獲取方式更加便捷，利用消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)進(jìn)行大比例地形圖測(cè)繪已成為研究熱點(diǎn)。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在大比例地形圖測(cè)繪中的技術(shù)流程

利用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)生產(chǎn)大比例地形圖的流程主要包括資料收集，像控點(diǎn)測(cè)設(shè)，航空攝影，空三加密，模型與DOM 生產(chǎn)，DLG 采集及外業(yè)調(diào)繪。操作流程見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)技術(shù)流程

2.1 資料收集。資料收集包括收集測(cè)區(qū)內(nèi)小比例地形圖、遙感影像、數(shù)字高程模型等；收集測(cè)區(qū)內(nèi)自然與人文資料以及影響無(wú)人機(jī)安全飛行的相關(guān)資料，如地面落差、植被覆蓋、通訊信號(hào)塔分布等。2.2 像控點(diǎn)測(cè)設(shè)。像控點(diǎn)分布及精度直接影響空三精度，決定后續(xù)三維模型生產(chǎn)、DOM 和DLG 的采編精度，所以合理的像控點(diǎn)布設(shè)方案對(duì)成果質(zhì)量具有重要意義。在航攝前應(yīng)擬定像控點(diǎn)布設(shè)方案，按照擬定的布設(shè)方案，在遙感影像圖上選擇像控點(diǎn)概略位置，盡可能選擇地勢(shì)平坦，標(biāo)志明顯的點(diǎn)，對(duì)于無(wú)明顯標(biāo)志的點(diǎn)位，可自行建立標(biāo)志，一般采用對(duì)三角形、L 型及十字型標(biāo)志，并在像控點(diǎn)適當(dāng)位置噴寫點(diǎn)號(hào)，方便刺點(diǎn)，最后采用GPS-RTK 進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量。2.3 航空攝影。2.3.1 起飛環(huán)境選擇。航攝時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際情況選擇視野開闊，遠(yuǎn)離人口密集及高壓電線、信號(hào)塔等影響無(wú)人機(jī)安全飛行的區(qū)域。2.3.2 航攝參數(shù)設(shè)置。航攝參數(shù)主要包括飛行范圍、重疊度及航高等。相較于傳統(tǒng)的單相機(jī)垂直攝影方式，傾斜攝影采用5 相機(jī)，即1 個(gè)正射相機(jī)，4 個(gè)傾斜相機(jī)，傾斜相機(jī)傾角一般-45°，航向重疊度為70%-80%，旁向重疊度為60%-70%，航高可根據(jù)成圖比例尺所需的影像分辨率確定。2.3.3 航攝數(shù)據(jù)檢查。為保證航攝質(zhì)量，航攝完成后，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查相片清晰度，曝光情況等影響內(nèi)業(yè)成圖因素，數(shù)據(jù)不合格時(shí)進(jìn)行補(bǔ)飛或重飛。2.4 實(shí)景三維建模。首先將航攝數(shù)據(jù)包括POS 數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、相機(jī)檢校數(shù)據(jù)以及像控點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，使其格式滿足數(shù)據(jù)處理平臺(tái)要求，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入至處理平臺(tái)進(jìn)行刺點(diǎn)，刺點(diǎn)完成后軟件自動(dòng)完成空中三角測(cè)量?？杖Y(jié)束后，檢查空三質(zhì)量，空三質(zhì)量合格后即可進(jìn)行模型與DOM生產(chǎn)。2.5 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集。利用OM與實(shí)景三維模型相結(jié)合的方式進(jìn)行地形數(shù)據(jù)采集，采集內(nèi)容包括居民地、水系、道路、土質(zhì)地貌等。2.6 外業(yè)調(diào)繪。數(shù)據(jù)采集完成后，需對(duì)模型不清析、屬性不明確的地物進(jìn)行調(diào)繪，如建筑物層數(shù)、結(jié)構(gòu)等。

3 工程案例

3.1 數(shù)據(jù)獲取。實(shí)驗(yàn)以渭南市臨渭區(qū)某項(xiàng)目為例，測(cè)區(qū)長(zhǎng)1.1km，寬0.7km，總面積0.77Km2，測(cè)區(qū)以平原為主，地形起伏較小。以精靈4Pro 為航測(cè)平臺(tái)，相機(jī)焦距8.8mm，像元尺寸2.3μm。航高為120 米，地面分辨率3.1cm，相機(jī)傾角為-45°，航向重疊度為80%，旁向重疊度為70%，完成像控點(diǎn)12 個(gè)，精度檢查點(diǎn)35 個(gè)。3.2 空中三角測(cè)量。利用Smart3D 進(jìn)行空三加密，自動(dòng)生成實(shí)景三維建模與DOM。3.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集。利用EPS 軟件進(jìn)行地形數(shù)據(jù)采集，主要包括測(cè)區(qū)內(nèi)居民地、道路、地形地貌、水系設(shè)施采集。

4 精度評(píng)定

為檢驗(yàn)地形圖精度，本文在測(cè)區(qū)內(nèi)利用GPS-RTK 均勻獲取了道路、房屋、圍墻轉(zhuǎn)角及井蓋等35 個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行精度檢查，見表1。分別按式（1）、（2）計(jì)算平面與高程中誤差。

表1 測(cè)區(qū)平面及高程檢查點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)表，單位m

按式（1）、（2）計(jì)算平面及高程中誤差分別為0.030m 與0.045m，按照《工程測(cè)量規(guī)范》1：500 地形圖點(diǎn)位平面中誤差為0.05cm，地形圖高程中誤差為1/10 等高距，平原地區(qū)等高距為0.5m，所以高程中誤差為0.05m，可知平面精度滿足1：500 地形圖測(cè)量精度。

5 結(jié)論

利用消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)為航測(cè)平臺(tái)，利用GPS-RTK 進(jìn)行像控點(diǎn)采集，采用Smart3D 進(jìn)行空三加密、生成DOM及實(shí)景三維模型，基于DOM與實(shí)景三維模型繪制測(cè)區(qū)地形圖，并與GPS-RTK獲取的檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，采用消費(fèi)級(jí)四旋翼無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量方式進(jìn)行大比例地形圖測(cè)繪精度可以達(dá)到1：500 地形圖測(cè)繪要求，可以作為大比例尺地形測(cè)繪的獲取的一種方法。