熊世旺

（中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007）

現(xiàn)以大疆精靈4RTK無人機配合pix4dmapper軟件和清華山維EPS軟件為例，介紹一下xx水電站吉介土棄土場1∶2000比例尺地形測量的方法。

1 大疆精靈4RTK無人機主要技術(shù)參數(shù)

型號 Phantom4RTK飛行時間 約30分鐘懸停精度 啟用RTK且RTK正常工作時：垂直：±0.1m；水平：±0.1m衛(wèi)星定位模塊定位精度：垂直1.5cm+1ppm（RMS）；水平1cm+1ppm（RMS）1ppm是指飛行器每移動1km誤差增加1mm像素 有效像素2000萬（總像素2048萬）相機焦距8.8mm主要參數(shù)建圖精度：滿足GB/T7930-20081∶500地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范（簡稱“1∶500規(guī)范”）的精度要求地面采樣距離（GSD）： （H/36.5）cm/pixel，H為飛行器相對于拍攝場景的飛行高度（單位：米）采集效率：單次飛行最大作業(yè)面積約1km2 （飛行高度182m，即GSD約5cm/pixel，滿足1∶500規(guī)范要求）

2 測區(qū)的概況

XX水電站吉介土棄土場位于瀾滄江左岸電站壩址上游1.5km處。測區(qū)上下游長度約2km，左右岸寬度約0.4km，測圖面積約為0.8km2。測圖范圍內(nèi)地形較為平坦，高差起伏不大，且植被已清除，居民已搬遷，房屋已拆除，對于使用無人機測量地形圖自然環(huán)境相對有利。

3 測前準備

3.1 像控點布設(shè)與測量

像控點的精度和數(shù)量直接影響到數(shù)據(jù)后處理的精度，所以像控點必須盡量規(guī)范、嚴格和精準。像控點盡量選擇在地勢平坦，不易破壞的地方。應(yīng)避免樹木、電線、房角等容易被物體遮擋的地方，像控點標志物應(yīng)與地表顏色應(yīng)形成鮮明的對比，易于分辨。布設(shè)像控點的材料應(yīng)選擇能夠持久存在的材料，如噴漆、膠帶等。距測區(qū)邊緣應(yīng)有一定距離，防止距離邊緣較近，影響成圖精度。綜合上述本工程采用正規(guī)布點方法均勻布設(shè)在測區(qū)內(nèi)，全野外布設(shè)了15個像控點。

像控點采用測區(qū)附近的高等級控制點作為起算點，經(jīng)過復(fù)核無誤后，用GNSSRTK模式進行測量，基準站架設(shè)在測區(qū)中央或最高處，以保證數(shù)據(jù)鏈的無遮擋傳輸。設(shè)置基準站、移動站、求取轉(zhuǎn)換參數(shù)。在進行轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取時，已知控制點的個數(shù)不小于3點，并且轉(zhuǎn)換參數(shù)的殘差值小于0.02m，像控點的觀測時間均大于60s。施測時應(yīng)盡量檢測原有高等級或同等級控制點是否與原成果一致以作檢核，其目的是更好的保證像控點的點位精度。

3.2 外業(yè)航拍

①起飛前檢查；②檢查無人機和遙控器電量是否充足；③內(nèi)存卡是否安裝好；④螺旋槳安裝是否牢固；⑤平板和遙控器是否通過數(shù)據(jù)線連接；⑥返航點是否刷新。

3.3 測區(qū)航線規(guī)劃

在外業(yè)數(shù)據(jù)采集前，本工程通過大疆精靈4RTK帶屏遙控器在APP上采用影測量2D（井字飛行）進行航線規(guī)劃航線。

3.4 無人機參數(shù)設(shè)置

根據(jù)測圖要求選擇相應(yīng)的航拍高度和飛行重疊度。飛行高度和返航高度根據(jù)成圖比例尺的要求進行設(shè)定。本工程成圖比例尺為1∶2000即可滿足要求，所以，飛行高度確定為100m，航向重疊和旁向重疊均設(shè)置為85%。

4 攝影比例尺及航高確定

攝影比例尺與航高計算公式

式中m為航攝比例尺分母，f為相機的主距（焦距），H為航高。

大疆RTK無人機航高確定對比表

4.1 航測重疊度確定

重疊率一般選擇默認值，若測區(qū)實地起伏較大或建筑較多，可通過點擊“+”號加大重疊率值。但根據(jù)航測成圖要求：航向重疊不小于60%，旁向重疊不小與30%。真正射的重疊度要求：相鄰航片的重疊度不能小于85%。

4.2 執(zhí)行飛行任務(wù)

測區(qū)以及參數(shù)設(shè)置完善之后，點擊“執(zhí)行”，無人機自動檢測參數(shù)，參數(shù)正常后，飛行器即可自動起飛并執(zhí)行任務(wù)。

4.3 返航

當執(zhí)行完拍攝任務(wù)后，無人機會自動返航，自動返航過程中，可通過短按遙控器上的強制返航按鍵取消自動返航。

5 數(shù)據(jù)處理

航拍完成后，利用pix4dmapper軟件，對影片進行處理，按照軟件操作流程即可實現(xiàn)自動處理生成數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型 （DEM）、數(shù)字表面模型 （DSM）文件。

pix4dmapper軟件操作流程：

建立工程→加入影像資料→設(shè)置影像屬性（包括圖像坐標系和地理定位和方向和相機型號）→加入外業(yè)控制點（1個控制點至少在2張相片上標出來，通常標注在3-8張圖像上）→全自動處理→質(zhì)量報告分析→點云以及正射影像編輯輸出。

6 垂直攝影三維測圖

清華三維EPS三維測圖系統(tǒng)可實現(xiàn)基于DOM和DSM的垂直攝影三維測圖，支持DOM與DEM疊加生成實景三維模型，支持多窗口同步測圖，二三維聯(lián)動，支持輪廓線自動提取等功能。

操作流程

新建EPS工程→生成垂直攝影模型→加載垂直攝影模型→加載超大影像→數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)檢查（合格）→數(shù)據(jù)輸出。

6.1 生成垂直攝影模型

基于pix4dmapper生成的DOM和DEM生成實景三維模型DSM，生成過程自動構(gòu)建，保證大數(shù)據(jù)實景模型的流暢顯示，DOM和DEM必須是同名的”.TFW”坐標文件。

6.2 加載垂直攝影模型

加載DSM實景表面模型：在三維窗口加載DSM實景表面模型，選擇同目錄下生成的DSM文件。

6.3 加載超大影像

加載超大影像支持加載超大的數(shù)據(jù)影像，加載后第一次轉(zhuǎn)換會自動創(chuàng)建一個OVR格式的和TIFF同名的文件。

加載超大影像時選擇DOM （目錄下要有同名的TFW 坐標文件）正射影像數(shù)據(jù)，加載到二維窗口。

6.4 高程點的采集

自動提取垂直模型高程點（EPS提供了點選，線選，面選的方式提取高程點），可根據(jù)實際需要，自主選擇高程點提取的方法。

通過EPS的自帶功能，依次采集房屋和道路和其他地物數(shù)據(jù)后。輸出CASS數(shù)據(jù)文件，即可得到我們想要的工程地形圖。

6.5 質(zhì)量檢查

地形圖生成后，采用RTK進行實地數(shù)據(jù)采集檢查，主要包括了邊長采集、碎部點采集等方法進行，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)與EPS生成的地形圖進行對比，檢查數(shù)學(xué)精度，具體方法為：將采集的平面坐標展點上圖，量取地形圖上的同點坐標，通過對比，計算誤差統(tǒng)計地形圖平面或高程絕對位置中誤差。本工程共檢查了50點，圖上地物點相對于臨近的圖根點的地形圖精度均滿足圖上地物點點位中誤差±0.5mm，高程中誤差±1/3hd的要求。

7 結(jié)語

隨著無人機技術(shù)不斷成熟和相應(yīng)處理軟件的不斷更新，無人機航測法在在工程中得到了得到了廣泛應(yīng)用和推廣。采用無人機測繪和傳統(tǒng)測量的方法比較，具有精度高，效率高和低成本的優(yōu)點。無人機測繪將取代傳統(tǒng)測繪，將成為測量新時代。