无人机航测技术在地形测绘中的应用

无人机航测技术在地形测绘中的应用

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摘要:近年来,随着城市改造、道路桥梁设计、农村宅基地确权、工程项目精细设计等对大比例尺地形图的需求日益增大,但目前大比例尺地形图主要靠人工使用全站仪、GPS-RTK等设备全野外人工采集数据,然后内业加工处理生产。这种作业方式,时间长、效率低、成本高、人工劳动强度大,生产进度还受到作业期间天气的影响,已远不能满足社会需求。如何提高作业效率、降低生产成本,缩小野外作业量是当今获取大比例尺地形图的迫切要求。由于无人机具有机动灵活、经济便捷等特点,而且能够方便地获取高分辨率影像,因此采用无人机航摄测量大比例尺地形图,成本低、工期短、精度高,能够大幅度减少外业工作量,进而提高生产效率,缩短工期。

关键词:无人机航测技术;地形测绘;应用

引言

文章对无人机数码航空摄影系统在地形测制中发挥的作用,以及使用无人机进行数码航空摄影相关技术进行分析。针对某公路进行勘察过程中,运用无人机航测技术,在地形图测绘上使大比例尺地形图,达到了航测要求达到的最佳精度。通过地形测绘之中技术的应用发现,在常规控制布点条件下,将比例尺放大10倍以上,在进行数码相机图像测试的过程中,能够完全满足平面精度,只有无人机进行航测作业方能达到要求。通过对无人机航测镜头以及测量技术的改进和完善,大大提高测量精度,并且将高程精度进行改进,改变了过去的传统测量技术中高程精度不达标的问题。

1.无人机航摄系统

无人机航摄系统一般由飞行平台、任务装置、地面控制站、发射与回收系统组成,本文中实验项目测区采用大疆M210RTK多旋翼平台,航测模块搭载X5S相机,飞控系统采用大疆DJIGSPRO、DJIGO4航测系统,数据处理采用PIX4D,EPS清华三维,Global-Mapper等图像处理软件。

2.无人机航测作业流程

无人机航测作业流程主要分为外业测量和内业数据处理两大部分。外业测量包括:①资料收集,确定测区范围。②施测范围航摄参数计算,规划航线。③像控点布设与测设。④无人机影像获取。⑤外业调绘。内业数据处理包括:①空三加密。②DOM、DSM生产。③裸眼测图。④DLG生产。⑤编辑成图。⑥数据检查验收。

3.无人机航空地形测绘实例

对某区域规划需要进行1:500地形图测绘,等高距1米,成图面积约10km2,0.1m分辨率的DOM航测面积约12km2。测区相对高差约230米,地形为高原山区地带,平面坐标系统为1954北京坐标系,高程基准为1985国家高程基准。

4.航线设计和控点布设

(1)根据1:500比例尺地形图进行施测,故将测区分为若干区块,且相邻两区块间至少重叠2条航线,航向和旁向重叠度均设置为75%,相对行高300米,地面分辨率约0.14m,共获取1140张影像,预计飞行110分钟左右,共5个架次。

(2)航线参数设置后,我们根据无人机管家软件内置的谷歌影像同时布设像控点,共布设了11个像控点,6个检查点,同时在手机奥维APP中标记上像控点与检查点,外业布点时就利用手机版奥维进行导航定位,到达点位后采用GPS-RTK连接千寻CORS账号的方式进行像控点与检查点的施测。

5.外业航飞

外业航飞完后现场及时下载POS数据,基站数据,检查照片数跟pos数据是否一致,检查照片是否漏片,是否存在质量问题,检查完后转入内业处理环节。

6.PPK数据解算,POS数据获取

将获取的各个架次的POS数据与基站数据进行事后差分解算,解算后合并整理成需要的POS数据文件。

7.Pix4d空三加密、获取DEM、DOM影像

将获取的照片和POS数据导入Pix4d进行空三加密,空三报告精度达到要求后导出空三成果,获取DEM、DOM正射影像,分别输出OSGB格式的文件和LAS格式的点云数据文件。

8.eps裸眼立体采集,编辑成图

在eps中,将获取的OSGB格式的文件生成倾斜模型,然后加载生成的倾斜模型进行裸眼立体采集,采集完后导入获取的等高线进行最后编辑成图。

9.问题与分析

在大比例尺地形图的生产中,无人机航测产生的效益相对于传统人工测绘来说是很显而易见的,但是传统航测的生产方法存在一定的弊端,传统航测生产DLG是基于正射影像的基础上进行立体采集,采集窗口联动性差,需要佩戴立体眼镜,同时手轮脚盘要相互配合好,不容易上手,培训周期长,在本案例中,提出了外业采用正射补飞倾斜航拍(建筑物密集区域)的手段,内业采用pix4d做空三加密,然后导出空三成果到进行三维建模和点云数据的生产。生产的点云数据进行去燥、滤波、地面点分类等编辑生成DEM文件,从而获取等高线,最后用EPS进行裸眼立体采集和内业编辑处理成图。这种作业方式上手快,效率高。减少了外业调绘工作中房檐改正的环节,也减少了因房檐改正引起的误差。

结语

采用无人机航测技术,运用其独特的技术优势,例如五镜头倾斜航空测量数据,能够处理相对复杂的数据,同时数据量较大的情况下,也能得到精度较高的高层,满足精度要求使用。今后无人机航测技术必将拥有广阔的市场前景,随着发展,继续发挥无人机航测技术的优势,更加完善其设备软件以及技术流程和质量控制方法,在测图经济便捷性上探寻更有效的方法。

参考文献

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