无人机航摄影像空中三角测量技术在管道工程带状地形图测量中的应用探讨

王军

摘 要：通过利用无人机航摄系统获取的影像数据和POS数据，以GPS-RTK野外實测获取的像控点数据为基础，进行了空中三角测量，并对成果精度进行了分析，表明空三结果满足相关规范的要求，证明了无人机应用于管道工程带状地形图测绘是可行性的，同时也为今后的应用提供了经验。

关键词：无人机航摄；三角测量；带状地形图

1 概述

无人机航摄系统是以无人机为飞行平台，利用高分辨率相机系统获取遥感影像，利用空中和地面控制系统实现影像的自动航拍和获取，同时实现航迹规划和监控、信息数据压缩和自动传输、影像预处理等功能，具有高智能化程度、稳定可靠、作业能力强的低空遥感系统[1]，系统基本构成包括飞行平台、飞行导航与控制系统、地面监控系统、任务设备数据传输系统、发射与回收系统、地面保障设备[2]。作为一种新兴的获取空间数据技术，是常规摄影测量的创新发展，具有影像分辨率高、作业效率高、灵和性强、时效性强等优势，目前已广泛应用于各行业。

本文利用无人机航摄系统获取的影像数据和POS数据，以GPS-RTK野外实测获取的像控点数据为基础，进行无人机影像的空三计算，并利用数字摄影测量系统绘制1：1000带状地形图。

2 作业流程

2.1 像控点测设

由于无人机影像受像幅小等因素的影响，常规摄影测量控制点的布设方式无法完全适用于无人机航摄像控点的布设，因此，选择合理的控制点布设方案是无人机影像空三计算的关键。鉴于管道测区为线状，像控点宜在线路首末及中间布设。数据采集可采用GPS测量。

2.2 空中三角测量

空中三角测量是摄影测量的关键步骤，它利用少量地面控制点将整个区域网连接成一个整体，通过区域网平差计算一个测区中所有影像的外方位元素和所有加密点的地面坐标[3]，其精度直接影响到后期地形图的成图精度。由于无人机采用的是非量测相机，获取的影像存在畸变，因此，首先需要对影像采取畸变纠正、图像处理等方式进行预处理，然后再进行空三平差。针对无人机获取的影像特点，空三平差宜采用光束法区域网平差。

2.3 带状地形图采集

空三计算完成后，可利用数字摄影测量系统绘制1：1000带状地形图。在地形制作时，先导入对应得影像数据和空三成果，然后进行地物地貌要素的采集，并对数据编辑。在管道工程带状地形图制作时，采集范围面积一般为线路中线两侧各200米的区域。

3 应用

本次采用固定翼无人机搭载佳能5D Mark Ⅱ数码相机，考虑到能获得较好的基高比及能同时兼顾影像质量和像幅大小，相机采用35mm焦距，按1：1000成图比例尺计算航摄因子和航线设计。获取的影像各项技术指标均满足规范要求，航摄覆盖全测区且无航测漏洞。

本次空三平差采用光束法区域网平差，其平差结果为：内业加密点平面位置中误差为0.301m，高程中误差为0.734m。平差结果表明，空三精度满足规范要求，其成果可用于绘制1：1000带状地形图。

4 结束语

无人机航摄系统作为一种新兴的获取空间数据技术，具有影像分辨率高、作业效率高、灵和性强、时效性强等优势。但由于其采用的是非量测相机，受像幅小、影像存在畸变等因素的影响，导致空三计算存在一定的困难。本文利用无人机航摄系统获取的影像数据和POS数据，以GPS-RTK野外实测获取的像控点数据为基础，进行了空中三角测量，并对成果精度进行了分析，表明空三结果满足相关规范的要求，同时也为今后的应用提供了经验。

参考文献

[1]杨润书，吴亚鹏，李加明，等.无人机航摄系统的特点及应用前景探讨[J].地矿测绘，2011，27（1）：8-9.

[2]国家测绘局.CH/Z3002-2010无人机航摄系统技术要求[Z].北京：国家测绘局，2010.

[3]张祖勋，张剑清.数字摄影测量学[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996.

[4]国家测绘局.CH/Z3003-2010低空数字航空摄影测量内业规范[S].北京：国家测绘局，2010.

[5]GB/T23236-2009数字航空摄影测量空中三角测量规范[S].