无人机航摄系统测绘1∶1000大比例尺地形图精度分析

无人机航摄系统测绘1∶1000大比例尺地形图精度分析

近年来，无人机航测遥感作为一种新型的低空遥感监测技术，作为高空卫星遥感数据、中低空普通航空遥感的有效补充，具有响应速度快、精细度高、使用成本低、操作培训简便的技术特点，在多云多雾、影像获取困难、人力难以到达等地区应用，具有明显的可操作性优势。无人机低空航摄技术已快速发展为测绘大比例尺地形图的重要技术手段之一。

在科学技术发达的美国和日本对利用无人机航摄技术进行自然灾害调查进行了深入的研究，结果表明，对于危险区域的航拍任务无人机航摄系统有着绝对优势。

国内方面，无人机航摄系统在1：2000及更小比例尺地形图测绘应用中已较广泛研究。但仍有不足之处，其在更大比例地形图测绘，特别是1：1000山地及丘陵地形图测绘方面还有许多有待完善的地方，本文将通过实例对无人机航摄系统在山地1：1000地形图成图精度进行分析，为无人机航摄系统在山地1：1000地形图测绘提供生产实践经验。

无人机航摄系统的构成及本文技术路线

无人机航摄系统的构成

无人机航摄系统是以固定翼无人飞机或无人驾驶直升飞机为飞行平台，具备自动巡航功能并能够搭载传感器系统，可获取满足测绘行业应用要求的航片并能进行后续3D产品生产的综合数据生产系统。无人机航测系统组成：主要由系统硬件设备、影像处理系统、信息分析系统、业务运行保障系统等组成。

1.系统硬件设备：无人机飞行平台、飞行控制系统、地面监控系统、发射与 回收系统；遥感任务设备、任务设备稳定装置、影像位置和姿态采集系统等。

2.影像处理系统：影像数据快速检查、纠正、拼接；DOM、DEM、DLG生产等。

3.信息分析系统：信息提取、信息分析、报告自动生成、数据管理与检索等。

4.业务运行保障系统：野外装备、技术标准、技术规范、与各领域业务运行相结合的软件开发和技术流程制定。

1.2 本文的技术路线

选取特定区域，用天狼星无人机航摄系统获取待测区域的DOM、DEM、DLG数据。

采用人工RTK的测图方法，测量出待测区域的1：1000地形图。

将两类方法获取的地形图进行对比分析，得出天狼星无人机航测图的成图精度。

实例分析

在实际测图中，丘陵和山地区域地形高低起伏不定，加上植被的覆盖情况千变万化，严重影响无人机测图精度。因此，本文选取丘陵地区1.8km的带状地形作为实验区域，对天狼星无人机测量的1：1000地形图进行精度检测。所选区域地势起伏不定，土地利用情况较复杂，主要有：耕地，园地，林地，住宅用地，交通用地及其它。在成图精度进行检测时，利用无人机航摄系统制作1：1000地形图，与利用RTK人工测量该区域的数据进行比照，得出航测成图的平面与高程精度，具体实验的步骤如下：

利用天狼星无人机对所选区域进行航测，然后利用天狼星无人机自带的航摄系统对航测得到的遥感影像进行处理，生成DOM和DEM。

通过编程和CASS软件读入交换文件功能实现DEM数据的提取。

将提取的DEM数据和生成的DOM数据共同加载到南方CASS软件里，利用人工绘制生成1：1000地形图。

将该区域RTK人工测量的地形图与天狼星无人机航测图进行对比。得出天狼星无人机航测图的成图精度。

天狼星无人机成图的平面精度检测

本文在对天狼星航测图的平面精度进行检测时，选取的检测点是房屋拐角和围墙角。对实验区域地形图均匀选取房屋拐角和围墙角的个数为20个，20个房屋拐角和围墙角的平面误差分布如表1所示。

由表1可以看出，天狼星无人机航测1：1000地形图的平面相对中误差为0.175m，满足1：1000地形图测量规范要求。

天狼星无人机成图的高程精度检测

本文对天狼星无人机航测图的高程精度进行检测时，根据不同的土地利用情况，分别对交通，耕地，园地和林地的高程进行检测。在检测前，首先将RTK人工测量的高程点展到CASS里面，然后再通过编程再结合CASS软件读入交换文件功能，从航测DEM数据中提取出与人工测量坐标一致的航测高程点，最后在不同土地利用类型中，分别随机抽取平面坐标一致的两类高程点数据，抽取数量均为20个高程数据，由中误差计算公式最终所得高程检测结果如表2。

由表2可以看出：天狼星无人机航测生成的1：1000

大比例尺地形图的高程精度，部分可以满足测量规范的要求。满足测量规范要求的是耕地和交通用地；不满足测量规范要求的为园林和林地。由此可以看出，地表植被越高其高程精度越差，地表无植被或植被覆盖越低，其高程精度越高。究其主要原因是植被覆盖地表时，无人机航测后，通过空三加密计算出的高程是植被顶端的高程，植被覆盖越高，计算出植被顶端的高程值就大。这与摄影测量的理论结果相一致。

表1

表2

结语

由上述实验结果可以看出，利用无人机航摄系统测绘1： 1000大比例尺地形图时，其平面精度可以满足测量规范的要求；但无人机航摄系统测绘1：1000大比例尺地形图时，其高程精度只有部分满足测量规范的要求。不满足测量规范要求的土地利用类型主要是高大植被覆盖的园地和林地。针对这一问题，在利用无人机航摄系统测绘1：1000大比例尺地形图时，可以采用人机交互测绘的方法，对有高大植被覆盖的测量区域，可利用人工RTK测量方法，从而在保证成图精度的同时，提高作业效率，节约生产成本。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.20.014