无人机航测技术在某公园地形测量中的应用

余广勤

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

传统的人工测绘不灵活、受测区地形影响比较大、测量时间长、需要花费大量的人工。因此，我们急需采用一种机动灵活、费用低、工期短、节省人力、精度均匀的办法来解决因地形复杂人工无法测绘等问题已迫在眉睫。

1 工程概况

王家山森林运动公园规划需要进行1∶1 000地形图测绘，等高距1 m，成图面积0.8 km2，地形为山区地带，平面坐标系统为CGCS2000国家坐标系，高程基准为1985国家高程基准。

本项目特点：1)部分测区灌木密集，人工测量难度大；2)施工区人员与机械设备一同作业，易发生危险；3)任务急时间紧。为解决以上问题，创新测绘技术手段，以王家山森林运动公园项目为背景，进行无人机航空摄影技术的研究。

2 无人机航测的技术路线

无人机航测技术路线流程图见图1。

3 作业流程

无人机航测作业流程主要分为无人机航测和无人机内业数据处理两大部分。

3.1 无人机航测

1)资料收集，确定测区范围。

2)测区范围航线规划。

根据项目任务书，使用无人机管家专业版软件的航线规划功能，将测区范围导入航线设计软件中，根据测区实际情况进行航摄技术设计。航向和旁向重叠率均设置为75%，相对航高设置为200 m，地面分辨率优于0.08 m，共获取676张影像，预计飞行35 min，共计2个架次，航线规划图见图2。

3)像控点及检查点布设与施测。

根据无人机管家软件内置的谷歌影像，布设像控点及检查点，利用手机版奥维进行导航定位。像控点一般选择在影像上容易辨别又能在实地准确测量的明显地物点，或者撒约1 m长的L形白灰标志，并进行编号。本项目外业控制测量平面坐标系统采用CGCS2000国家坐标系，高斯3度带正形投影，高程采用1985国家高程基准。采用CORS-RTK进行像控点及检查点的施测，独立采集2个测回，共布设像控点6个，检查点10个。

4)航空摄影作业。

在天气符合飞行作业要求的情况下，到达起飞点，起飞前对无人机进行全面检查，确保安全后方可起飞作业。起飞成功进入预定航线，作业过程中实时监控无人机状况参数，关注电池电量、飞行姿态、航高及速度。外业航飞完成后，及时对航摄影像进行检查和整理，确保信息完整，影像清晰并及时下载影像。

5)外业调绘。

影像调绘采用内外业结合的方法，对测区内居民地、水系设施、交通要素、管线等进行调查和补测。

3.2 无人机航测数据处理

1)影像数据导入。

打开数据处理软件Pix4d，新建工程，加入全部影像，设置影像属性。

2)快速处理检查。

点运行，选择本地处理，勾选初步处理和快速检测，点开始，软件运行完成后，可以查看快速处理的成果，是否存在像片间重叠度不够或者质量太差等问题。

3)加入控制点。

使用像控点编辑器加入控制点，并由软件自动完成初步处理。

4)一键式自动化处理。

在开始处理前需要进行一些设置(一般都选默认设置)，全自动处理包括初始化设置、点云加密、数字表面模型DSM和正射影像DOM生成，通过生成密集点云得到正射影像成果。

5)点云及正射影像输出。

编辑点云数据，可直接获取高程点数据；通过调整拼接线、投影切换、混合影像，便可生成最终的正射影像成果。正射影像图见图3。

6)DLG生产。

无人机航测生产数字线划图，主要基于航测后处理软件生成的DOM数据信息来采集地物、地貌、高程等地理信息数据，目前主要有两种方法：一是通过正射影像直接采集，二是通过立体测绘进行采集。通过正射影像直接采集的方式是利用数字正射影像.TIF文件本身带有正确的坐标信息和与实际相符的比例因子，具体做法是将.TIF影像文件插入CASS10软件，通过对影像底图的判别，再按CASS做图习惯完成数字地形图的制作(见图4)。由于CASS软件的应用比较普及，所以这种方法对作业人员来说简单易学，采集效率高，但对个别地物、地貌判别不准确，成图后需要对判别不准确的地物、地貌进行外业调查。

4 航测精度

4.1 空三精度

检查点的精度对比见表1。

表1 检查点的精度对比表

4.2 平面及高程精度

采用人工实测碎步点的方法，对部分房角、地面高进行检验，误差均在1∶1 000地形图比例尺限差范围内，满足数字化测图精度要求，见表2。

表2 地形碎步点

5 结论

采用无人机航空摄影进行地形图的测绘，解决了因地形复杂人工无法测绘等问题，获得的成果资料能够满足规范要求，达到1∶1 000地形图精度指标，为无人机航测技术积累了经验，并得出以下结论：

1)机动灵活，受测区地形影响小。

对起降场地的要求小，特别是多旋翼无人机，1 min可实现垂直起降，无需专用场地，操作便捷，能够解决人工无法到达的复杂环境进行作业。

2)费用低。

使用无人机航空摄影测量技术，大大减少传统数字化测图的外业工作量，外业调绘量平均可降低70%以上，改变了传统测绘工作模式，航测费用大约是人测费用的1/10。

3)工期短，节省人力。

4)精度均匀，成果直观。