余廣勤

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

傳統(tǒng)的人工測繪不靈活、受測區(qū)地形影響比較大、測量時間長、需要花費大量的人工。因此，我們急需采用一種機動靈活、費用低、工期短、節(jié)省人力、精度均勻的辦法來解決因地形復(fù)雜人工無法測繪等問題已迫在眉睫。

1 工程概況

王家山森林運動公園規(guī)劃需要進行1∶1 000地形圖測繪，等高距1 m，成圖面積0.8 km2，地形為山區(qū)地帶，平面坐標(biāo)系統(tǒng)為CGCS2000國家坐標(biāo)系，高程基準(zhǔn)為1985國家高程基準(zhǔn)。

本項目特點：1)部分測區(qū)灌木密集，人工測量難度大；2)施工區(qū)人員與機械設(shè)備一同作業(yè)，易發(fā)生危險；3)任務(wù)急時間緊。為解決以上問題，創(chuàng)新測繪技術(shù)手段，以王家山森林運動公園項目為背景，進行無人機航空攝影技術(shù)的研究。

2 無人機航測的技術(shù)路線

無人機航測技術(shù)路線流程圖見圖1。

3 作業(yè)流程

無人機航測作業(yè)流程主要分為無人機航測和無人機內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理兩大部分。

3.1 無人機航測

1)資料收集，確定測區(qū)范圍。

2)測區(qū)范圍航線規(guī)劃。

根據(jù)項目任務(wù)書，使用無人機管家專業(yè)版軟件的航線規(guī)劃功能，將測區(qū)范圍導(dǎo)入航線設(shè)計軟件中，根據(jù)測區(qū)實際情況進行航攝技術(shù)設(shè)計。航向和旁向重疊率均設(shè)置為75%，相對航高設(shè)置為200 m，地面分辨率優(yōu)于0.08 m，共獲取676張影像，預(yù)計飛行35 min，共計2個架次，航線規(guī)劃圖見圖2。

3)像控點及檢查點布設(shè)與施測。

根據(jù)無人機管家軟件內(nèi)置的谷歌影像，布設(shè)像控點及檢查點，利用手機版奧維進行導(dǎo)航定位。像控點一般選擇在影像上容易辨別又能在實地準(zhǔn)確測量的明顯地物點，或者撒約1 m長的L形白灰標(biāo)志，并進行編號。本項目外業(yè)控制測量平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用CGCS2000國家坐標(biāo)系，高斯3度帶正形投影，高程采用1985國家高程基準(zhǔn)。采用CORS-RTK進行像控點及檢查點的施測，獨立采集2個測回，共布設(shè)像控點6個，檢查點10個。

4)航空攝影作業(yè)。

在天氣符合飛行作業(yè)要求的情況下，到達起飛點，起飛前對無人機進行全面檢查，確保安全后方可起飛作業(yè)。起飛成功進入預(yù)定航線，作業(yè)過程中實時監(jiān)控?zé)o人機狀況參數(shù)，關(guān)注電池電量、飛行姿態(tài)、航高及速度。外業(yè)航飛完成后，及時對航攝影像進行檢查和整理，確保信息完整，影像清晰并及時下載影像。

5)外業(yè)調(diào)繪。

影像調(diào)繪采用內(nèi)外業(yè)結(jié)合的方法，對測區(qū)內(nèi)居民地、水系設(shè)施、交通要素、管線等進行調(diào)查和補測。

3.2 無人機航測數(shù)據(jù)處理

1)影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入。

打開數(shù)據(jù)處理軟件Pix4d，新建工程，加入全部影像，設(shè)置影像屬性。

2)快速處理檢查。

點運行，選擇本地處理，勾選初步處理和快速檢測，點開始，軟件運行完成后，可以查看快速處理的成果，是否存在像片間重疊度不夠或者質(zhì)量太差等問題。

3)加入控制點。

使用像控點編輯器加入控制點，并由軟件自動完成初步處理。

4)一鍵式自動化處理。

在開始處理前需要進行一些設(shè)置(一般都選默認(rèn)設(shè)置)，全自動處理包括初始化設(shè)置、點云加密、數(shù)字表面模型DSM和正射影像DOM生成，通過生成密集點云得到正射影像成果。

5)點云及正射影像輸出。

編輯點云數(shù)據(jù)，可直接獲取高程點數(shù)據(jù)；通過調(diào)整拼接線、投影切換、混合影像，便可生成最終的正射影像成果。正射影像圖見圖3。

6)DLG生產(chǎn)。

無人機航測生產(chǎn)數(shù)字線劃圖，主要基于航測后處理軟件生成的DOM數(shù)據(jù)信息來采集地物、地貌、高程等地理信息數(shù)據(jù)，目前主要有兩種方法：一是通過正射影像直接采集，二是通過立體測繪進行采集。通過正射影像直接采集的方式是利用數(shù)字正射影像.TIF文件本身帶有正確的坐標(biāo)信息和與實際相符的比例因子，具體做法是將.TIF影像文件插入CASS10軟件，通過對影像底圖的判別，再按CASS做圖習(xí)慣完成數(shù)字地形圖的制作(見圖4)。由于CASS軟件的應(yīng)用比較普及，所以這種方法對作業(yè)人員來說簡單易學(xué)，采集效率高，但對個別地物、地貌判別不準(zhǔn)確，成圖后需要對判別不準(zhǔn)確的地物、地貌進行外業(yè)調(diào)查。

4 航測精度

4.1 空三精度

檢查點的精度對比見表1。

表1 檢查點的精度對比表

4.2 平面及高程精度

采用人工實測碎步點的方法，對部分房角、地面高進行檢驗，誤差均在1∶1 000地形圖比例尺限差范圍內(nèi)，滿足數(shù)字化測圖精度要求，見表2。

表2 地形碎步點

5 結(jié)論

采用無人機航空攝影進行地形圖的測繪，解決了因地形復(fù)雜人工無法測繪等問題，獲得的成果資料能夠滿足規(guī)范要求，達到1∶1 000地形圖精度指標(biāo)，為無人機航測技術(shù)積累了經(jīng)驗，并得出以下結(jié)論：

1)機動靈活，受測區(qū)地形影響小。

對起降場地的要求小，特別是多旋翼無人機，1 min可實現(xiàn)垂直起降，無需專用場地，操作便捷，能夠解決人工無法到達的復(fù)雜環(huán)境進行作業(yè)。

2)費用低。

使用無人機航空攝影測量技術(shù)，大大減少傳統(tǒng)數(shù)字化測圖的外業(yè)工作量，外業(yè)調(diào)繪量平均可降低70%以上，改變了傳統(tǒng)測繪工作模式，航測費用大約是人測費用的1/10。

3)工期短，節(jié)省人力。

4)精度均勻，成果直觀。