多旋翼无人机在大比例条带状工程航测中的应用

□浙江省第一测绘院 田毅清

近年来，随着无人机技术、信息技术的快速发展，无人机测绘的应用越来越广泛。与传统测绘相比较，无人机测绘具有结构简单、操纵灵活、使用成本低、反应快速的特点，可以高效率地获取到高分辨率、大比例尺和高现势性的影像。目前，测绘行业使用的多旋翼无人机可以在空中旋停，作业灵活，对于面积较小、比例尺较大、测绘面积比较特殊（如条带状）、需要人员较少的作业项目来说，能有效地利用其成本低、精度高的优势。本文以台州市交通建设项目展示平台为例，阐述多旋翼无人机在本项目中从获取影像到内业解算、输出1 ∶500DOM 的实施过程。

一、项目概况与无人机平台

（一）项目概况

台州交通项目管理平台所含的市交通建设项目展示平台是根据交通管理工作需求，通过影像、全景、多媒体多种手段全方位展示项目的实施进度。项目要求每三个月对台州市境内主要交通干道工地进行影像采集以确定施工进度。

（二）无人机平台

本次作业采用的无人机平台为大疆精灵4 Pro RTK 四旋翼无人机。起飞重量1391 克，飞行速度小于10米/秒，相机等效焦距24 毫米，照片分辨率5472×3648 像素，重叠度大于60%，相对航高365 米，地面分辨率10 厘米，支持北斗卫星定位形同高精度RTK 定位。

（三）技术路线

二、无人机航测作业流程

（一）航线规划

▲ArcGIS航线规划

在外业作业开始前，首先需要对整个项目的多条航线在ArcGIS 中进行预规划。由于本次作业测区为条带状，而小型多旋翼无人机由于单次作业面积有限，所以采用分段航线规划和分段航摄作业。单架次飞行大约1.5 千米长，以道路中心为中心两边各100 米宽。航线规划完成后，将航线导入无人机的航线规划系统中。

（二）实地勘察和布设像控点

航测作业前，外业作业人员需要对施工作业区域进行实地勘察，查看飞行区域内有无对飞行产生影响的地物或地貌，为航线规划提供依据。由于笔者所在单位建设有浙江省卫星导航定位基准系统，可提供实时厘米级的高精度定位服务，并据此配置无人机的RTK 参数。

▲控制点布设

由于施工区域存在海洋滩涂、高山等干扰地物，为了提高成图精度，需要在测区内布设地面控制点。本次作业像控点布设在施工道路两侧，约每2000 米一对，航线首末端上下两控制点布设在通过像主点且垂直于方位线的直线上，上下一对点确定布设在同一立体像对内。控制点采用CGCS2000 坐标系统，中央经线120°E，高程采用1985 国家高程基准，平面及高程精度为2 厘米。

（三）航摄作业

布设完控制点后，设置无人机飞行高度365 米，精度10 厘米，航向重叠度70%，旁向重叠度60%等作业参数，进行飞行拍摄。飞行过程中需实时监测无人机的高度、速度、电量、飞行拍摄轨迹、温度、风速等，操作人员要根据各种实时状况做出相应的操控，保证无人机的正常作业。若遇到电力不足的情况需先行返航，更换电池后继续作业。

（四）航摄质量检查

航摄作业完成后，外业人员要在现场对作业数据进行检查。检查所拍照片数量与飞行轨迹是否与规划航线一致；检查有无拍摄效果不好的照片，有无遮挡像控点的照片。如果存在质量问题，要进行重飞或补飞。

三、内业作业流程

（一）空中三角测量

本项目采用Pix4Dmaper 软件进行空三加密。在软件上导入像机参数和控制点成果，通过自动匹配相关影像产生自动匹配点。为保障平地区域的高程注记点精度，加密时应利用一些位置较好的外业路面的实测点高程加入计算及检查。在像片上量测外业控制点后，光束法平差，并输出加密成果。

（二）DOM制作

内业作业员利用空三成果数据生成DEM，然后将影像数据、加密成果导入，由软件自动完成像对定向。再利用软件的正射影像制作功能，以像片为单位，按照每个像对的范围，以像主点为中心，片片纠正，生成单片正射影像。再进行匀光、拼接、图幅裁切和正射影像输出，最后生成影像文件*.tif 和影像定位信息文件*.tfw。

（三）正射影像修饰

影像输出后，应对影像进行适当调整，使影像清晰，色彩柔和，反差适中，幅与幅之间无明显色差。影像阴影过长，密度过大，并已掩盖相邻景物的区域，应进行阴影和密度处理。影像反差过大，造成色彩不柔和，反差过小，影响景物判别，应进行反差调整。

（四）DOM数据整理建库

提交入库的DOM 数据为TIFF格式数据，影像定位信息文件*.tfw。开始入库前，必须核定该数据所在投影带、覆盖区域坐标范围、分辨率、格式等是否正确，精度是否符合项目设计书规定。入库应创建*.GDB格式数据库文件，然后在其中按照不同的时间、分辨率创建栅格镶嵌数据集（Mosaic Dataset）。将DOM分幅数据分别导入到对应的栅格镶嵌数据集中。

四、结语

无人机测量平台在专业测绘领域发展迅速，结合了RTK 技术的多旋翼无人机在大比例尺条带状航测环境下，具备精度高、使用灵活、需要操作人员少等特点。随着无人机和北斗导航定位技术的不断发展，多旋翼无人机航测的精度会有更大提升，也将得到更广泛的应用。