低空无人飞行器在地勘工作中开展大比例尺地形图航空摄影的应用

（甘肃省核地质二一三大队，甘肃 天水 741020）

测绘航空摄影近年来发展迅速，低空无人飞行器在地勘项目中开展大比例尺地形图测绘已经十分普遍，无人机测绘是其中的主流载荷设备。通过低空无人飞行器的使用，能够相对容易的采集数据，极大的提高地形图生产效率。航空摄影作业数据成果质量主要受航线规划、外业飞行、内业处理方面的影响，掌握航空摄影的作业流程和技术要点，对提高地形图的精度和成图效率具有重要意义。本文以甘肃肃北县某地勘项目的1:1000比例尺地形图为例，阐述了无人飞行器开展地形图航空摄影的作业流程、方法以及技术要点，以期在实践应用中提供参考。

1 地形图航空摄影

1.1 作业流程

本项目航空摄影作业流程主要包括：测区踏勘、资料收集；基础控制测量；航空摄影；像片控制测量；空中三角测量；像片调绘；内业数据采集成果检查；提交地形图成果,见图1。

1.2 航空摄影

项目采用大鹏CW-10垂直起降复合翼无人机，该无人机集成了RTK定位和高分辨率相机，使得飞行质量得以大大提高。本次航空摄影测量所选用相机为SONYα7，3600万像素，全画幅。使用前进行数码相机检校。一是相机检校参数包括：主点坐标、主距和畸变差方程系数；二是检校精度应满足：主点坐标中误差不应大于10μm，主距中误差不应大于5μm，经过畸变方程式及测定的系数值拟合后，残余畸变差不应大于0.3像素。

图1 地形图航空摄影生产流程

2 航线规划

测区航线覆盖范围约36km2，根据南北地势差异，分为20个架次飞行，飞行高度550m，航向重叠度75%、旁向重叠度80%，单架次飞行约1.8km²，同一航线上相邻像片的航高差不应大于30m，最大航高与最小航高之差不应大于50m。

2.1 飞行及拍摄要求

（1）像片倾角。像片倾角不大于5°，最大不超过12°，出现超过8°的片数不应多于总数的10%；数码相机旋偏角一般不大于8°，最大不超过15°，出现超过10°的片数不多于总数的10%。

（2）像片旋角。像片旋角不大于15°，在确保像片航向和旁向重叠度满足要求的前提下，个别最大旋角不超过30°，在同一航线上旋角超过20°像片数不应超过3片，超过15°旋角的像片数不得超过分区像片总数的10%；像片倾角和像片旋角不应同时达到最大值。

（3）漏洞补摄。航摄中出现的相对漏洞和绝对漏洞均及时补摄，并采用前一次航摄飞行的数码相机补摄，补摄航线的两端应超出漏洞之外两条基线。

（4）影像质量要求。

影像应清晰，层次丰富，反差适中，色调柔和；应能辨认出地面分辨率相适应的细小地物影像，能够建立清晰的立体模型。

影像上不应有云、云影、烟、大面积反光、污点等缺陷。虽然存在少量缺陷，但不影像立体模型的连接和测绘，可以用于测制线划图。

确保因飞机地速的影响，在曝光瞬间造成的像点位移一般不应大于1个像素，最大不应大于1.5个像素。

2.2 差分解算

将基站坐标和航飞像主点导入无人机后处理软件，进行基线解算，解算无误后导出差分后的像主点坐标，然后通过七参数将WGS84坐标转换成国家2000大地坐标系的像主点坐标。

2.3 像控点测量

像控点采用GPS-RTK方式施测。因本项目采用无人机航摄，像片重叠度大，内业模型连接容易，像控布点不考虑航摄分区，全区统一按横向、纵向间隔500m左右均匀布设。本区为地物稀少区，地面很难找到刺点目标，故本区在航空摄影之前应布设地面标识作为像片控制点。

地标点采用油漆在地面上绘一1m×1m的“十”字，宽度不宜小于10cm。若设计像控点周边50m范围内有GPS点或图根点，可直接在控制点上绘制地标。

2.4 像片调绘

本区属于荒漠无人区，地物稀少，调绘采用打印像片调绘的方式实施。

空三加密完成后由内业根据加密成果结合模型连接成果，制作概略影像图，并打印出图，供外业调绘使用。外业调绘中性笔整饰，以保证图面清晰整洁为原则，颜色统一使用红、绿、黑三种。本区调绘内容有测量控制点、水系、房屋、钻孔、交通、地貌、植被与土质、注记等。

2.5 地形图数据采集与编辑

2.5.1 地形图采集

地形图采集的原则：应做到测绘地物、地貌元素无错漏、不变形、不移位。

①因本区由无人机进行航空摄影，像幅小、像片重叠度大，在立体采集时，均选用了最优像对进行采集（定向点视差最小），确保了成果精度。②图面检查主要检查缺漏、地形地貌、地物地貌套合是否合理、高曲矛盾等。数据方面主要检查数据层色的正确性、资源文件使用是否正确等。

2.5.2 地形图数据编辑

以采集的数据为依据，参照调绘像片，按图式和实施方案要求对数据进行编辑和整饰。着重对已采集调绘的数据进行整饰：删除多余要素、配置相应的图式符号和名称注记、植被符号、图幅接边、要素的归类分层等，并注意了各类地物间相互关系正确性，正确反映测区的地理地貌特征。

3 数学精度检测

因本测区为无人区，地物稀少，数学精度检测对高程精度进行了检测。外业检测采用GPS-RTK测量方式，对随机抽取的21幅664个高程注记点实地检核，误差统计见下表1：

表7 高程误差统计表

检查共计21幅，其中中误差小于1/3允许中误差的15幅，介于允许中误差的1/3和1/2之间的6幅，介于允许中误差的1/2和3/4之间的0幅，介于允许中误差的3/4和1倍之间的0幅以上。检测结果表明，该项目的数学精度良好，满足相关规范要求。

4 结语

本项目作业过程和质量控制严格按照有关标准及主项目设计要求执行，在交通、地形条件较差的地勘项目区域，使用大鹏CW-10无人机完成了1:1000地形图的测绘工作，测绘成果经过程检查和最终检查证明数学精度良好。说明通过选择合理的低空无人飞行器，可以满足地勘项目大比例地形图测绘的要求。