基于无人机免像控技术生产DLG技术研究

张 琪，孔玉霞，韩新雨，潘星瑚

(辽宁科技学院 资源与土木工程学院，辽宁 本溪 117004)

传统低空摄影测量因测量技术成本高，周期长，且采集的数据受天气条件等因素影响，使无人机技术适用于大范围小比例地面测量任务受到局限，为改善这些状况，我国研发出全数字化高精度航空图像及测量数据处理系统。它具有成本低、操作简单、时效强等优势，可利用高分辨率航片高效快速生产4D产品[1]。其产品被应用于国土、规划、智慧城市、农业勘察、道路巡查、交通管理、电力巡检、应急灾害和文物考古等领域，无人机测图技术已成为在地理空间信息技术产业中获取信息的重要手段。

技术发展的初期，在传统测图的技术基础上,发展为基于无人机平台所进行的航空摄影进行数字线划图的生产，但需要在现场布设像控点, 像控点的数量和精度均要符合规范要求。针对上述线划图生产方式上的种种缺陷点与不足，随着测绘技术进一步发展，通过架设基站，实时获取高精度的无人机作业的 POS 数据，替代了外业布置像控点的烦琐工作，使生产的大比例尺的DLG更快捷、更高效[2]。

1 无人机免像控技术

1.1 无人机免像控技术概况

在传统的航摄测量作业模式下，外业部分需要大量的人力和物力。如果遇到山区、灾害现场等特殊状况，且部分环境工作人员不能顺利进入现场，导致整个测量工作陷入困局，大大增加实测的费用开支， 甚至必须降低测绘精度为代价来完成工作任务。

天狼星无人机航测系统结合RTK技术，获取高精度、高密度的像片控制点的三维坐标，为航测获取数字线划图的生产提供更多便捷。

1.2 无人机免像控技术特点

(1)通过精密的测时技术和差分技术，获取每一张相片拍摄的绝对准确位置，取代传统的地面控制点的测量。

(2)相机搭载高精度POS系统，能快速跟踪获取高精度的位置信息，其机身内搭载IMU系统,能够自动准确跟踪获取相机拍照时的姿态信息，从而实现高精度免像控技术的DLG产品生产。

(3)利用专用的内业软件进行航线规划，设置适合工作项目的技术参数，其中，包括地面分辨率、航线的旁向重叠度、航向重叠度等参数。软件将自动生成最佳航飞路线，且可轻松实现针对特定地形自适应航高模式飞行。

(4)搭载高频接收机可实现卫星拍摄的位置信息，数据与接受基准站或卫星信号的数据同步。

(5)通过基准站获得高精度的定位数据。

(6)可采用影像数据采集后处理软件实现影像自动纠正和自动匹配、拼接。

2 生产DLG技术研究

2.1 DLG概念

数字线划图(digital line graph,简称DLG)是指一类能以点、线、面形式，特定图形符号形式组合来综合表达地形要素的地理信息矢量数据集[3]。点要素在矢量数据中表示为一系列单点坐标及相应的属性值；线面要素则被表示出与首尾点的关系为重合的一组连续的或为一串连续的坐标组数及与其有相应的关联项的属性值。数字线划图是我国基础地理信息数字成果的主要组成部分。

2.2 内业数据处理

利用无人机获取影像数据后，采用内业数据处理软件pix4Dmapper和ContextCapture专业软件进行无人机的图像数据处理。具体操作流程为：导入航飞相机中的原始影像数据、POS数据，进行无人机影像数据预处理，修正原始影像畸变和进行相机数据检校；自动进行无人机影像数据连接点提取和自由网平差，进行影像定向，进行区域网平差，生成正射影像图(DOM)、数字表面模型(DSM)、数字高程模型(DEM)、数字线划图(DLG)等，DLG数据则要借助立体测图软件进行数据采集，并进行外业调绘等图面修饰等。技术流程如图1所示。

图1 技术流程图

2.3 DLG数据生产

采用软件技术进行无人机数据处理，航片示意图如图2所示。主要流程为：影像数据采集和POS导入→自动空三处理(相对定向)→相片刺点(绝对定向)→评差→构建立体相对→DLG生产[4]。DLG的生产借助DP-Moderler立体测图软件进行数据采集，采集要素有水系、居民地、交通线路、等高线等各类地表要素，采集后需要外业调绘进行属性信息和现势性的确认，完成DLG数据输出。

图2 航片示意图

2.4 数据成果

通过获取的航片，利用内业软件生产4D产品，如图3、图4、图5所示。数字线划图(DLG)是地形图中基础要素信息的矢量数据集，可保存各类要素的空间关系和属性信息。数字线划图全方位的描述地表目标，可满足各种空间分析要求，随机地进行数据选取和显示，与其他信息相互进行叠加，进行空间分析和决策。

图3 DOM

图4 DEM

图5 DLG

目前，测绘行业中借助于全站仪、GNSS等设备进行大比例尺DLG线划图的测绘方法因工作量大，效率低且受环境限制大等劣势逐渐被替代。无人机倾斜摄影目前在测绘行业备受关注，并将无人机数字航空摄影测量技术应用于大比例尺数字线划图(DLG, Digital Line Graphic)的测绘，是近期随着倾斜摄影技术的不断发展，三维模型的精度不断提高而出现的新型测绘技术[5]。

3 结论与展望

随着国内无人机免像控技术迅速发展，目前国产高端无人机科技创新已然开始引领着无人机世界的潮流，无人机免像控测图方面的巨大优势也将会大幅度凸显出来，测图技术要求测量精度必须符合国家标准的同时也大幅提高了测绘的工作效率，既减少了大量外业测量精度的干扰，又有效节省了项目成本。无人机在国内的发展也处在突飞猛进的阶段，这将意味着测绘行业当中对于航拍无人机技术的开发运用范围也会越来越广泛，随着技术的发展，这种高效的测量模式，无人机免像控技术将成为今后无人机测图的趋势或将成为测绘成果采集的主流手段。