广东省国土资源测绘院 510000
摘要：本文针对广东省高标准基本农田地理分布特点，采用不同类型无人机摄影测量系统对任务区进行无人机航空摄影、控制点测量、空中三角测量等任务内容，并对精度进行分析。
关键词：无人机；像控点测量；区域网平差；精度检测
为做好广东省高标准基本农田建设工作，大力推进土地整治、高标准基本农田建设工作进程，促进农业现代化，根据《广东省国土资源厅 广东省农业厅 广东省财政厅关于做好高标准农田上图入库和信息统计工作的通知》（粤国土耕保发〔2016〕79号 ）要求，本文主要对广东省高标准基本农田建后影像获取及制作方法进行分析。
1.广东省地理概况
广东省全境位于北纬20°13′～25°31′和东经109°39′～117°19′之间。东起南澳县南澎列岛的赤仔屿，西至雷州市纪家镇的良坡村，东西跨度约800公里；北自乐昌县白石乡上坳村，南至徐闻县角尾乡灯楼角，跨度约600公里。境内陆地面积为17.98万平方公里，约占全国陆地面积的1.87%；高标准基本农田面积约2.7万平方公里，约占全省陆地面积的15%。广东省山脉大多与地质构造的走向一致，以北东―南西走向居多，如斜贯粤西、粤中和粤东北的罗平山脉和粤东的莲花山脉；粤北的山脉则多为向南拱出的弧形山脉，此外粤东和粤西有少量北西―南东走向的山脉；山脉之间有大小谷地和盆地分布。平原以珠江三角洲平原最大，潮汕平原次之，此外还有高要、清远、杨村和惠阳等冲积平原。台地以雷州半岛―电白―阳江一带和海丰―潮阳一带分布较多。
由于广东省的地理特点，导致高标准基本农田分布较为零散，部分高标准基本农田分布于山坳及山脚，面积大小不一，对于无人机航飞以及像控点测量均带来困难。
1.无人机航空摄影
低空无人飞机航空测量主要包括准备阶段、外业实施阶段。
1.1准备阶段
低空航测的准备阶段工作主要是对飞机机型进行选择，收集所需的资料以及进行现场环境的勘察，飞机航线的设计等。在对现场进行勘察的时候，主要是派遣组织经验技术纯熟的技术以及航空摄影人员对现场进行踏勘，对于航摄区域的基准面情况、航摄的困难程度以及航摄区的四角坐标是不是在规定的范围内进行勘察检测，最后需要对低空无人机起飞降落的地点进行确定。
1.2外业实施阶段
外业实施阶段工作主要是进行航摄飞行，同时还要检查飞行的质量。根据任务区面积及地理位置，合理选择无人机航飞测量系统。
1)LT-150长航时版无人机航摄系统设备：包括机身（机体、副翼、尾翼、空速管、起落架、油箱、机轮、天线、伞仓等），飞机采用的是垂直尾翼常规布局，航空玻璃钢复合材料。动力系统采用os60CC汽油发动机。飞控系统包括飞控硬件、飞控软件、数传天线、GPS、转速传感器、转速传感器连线，飞控系统采用UP30自驾仪。LT-150L长航时无人机航摄系统搭载Nikon D800、佳能5DMarKII飞行时长可达四个小时，航高1000米左右，获取优于0.2米分辨率航空影像，每个架次覆盖面积可以100平方千米。针对高标准农田面积大于50平方千米的地块，采用此无人机航摄系统，可有效的提高工作效率，也方便后期像控点布设及空中三角测量。航摄系统对起飞场地要求相对较高。
2)UX5型固定翼无人机航摄系统搭载sonyA5100相机（焦距15mm），航高300米左右，飞行时长可达30分钟，获取优于0.2米分辨率航空影像，每个架次覆盖面积约8平方千米；Md4-1000多旋翼无人机航摄系统搭载sonyA5100相机（焦距15mm），飞行时长约25分钟，覆盖面积约1平方千米。以上两个航摄系统对起降场地要求不高，农田、机耕路、打谷场均可作为起降场地。针对于面积小于50平方千米的地块，均可采用。部分位于山脚以及山坳的地块也建议采用此航摄系统。
2.像控点布设方案
采用不同的无人机航摄系统获取的无人机影像，由于单张像片覆盖面积、地块地理位置不同，相应的像控点布设方案也有区别。
1)LT-150长航时版无人机航摄系统获取的航飞成果，影像排列比较规则，覆盖面积比较大，像控点布设可严格按照规范要求。本项目实施过程中布设方案：在航线方向的跨度一般为1千米，个别困难地区在保证数字正射影像图成图精度情况下可适当放宽到1.5千米；旁向跨度一般为2条航线，个别困难地区在保证数字正射影像图成图精度情况下可适当放宽到3条航线。
2)UX5型固定翼无人机航摄系统及Md4-1000多旋翼无人机航摄系统获取的航飞成果，影像排列相对较乱，覆盖面积较小，很多位于山坳或山脚，地面可作为像控点的特征较少，实际生产中，像控点尽量均匀布设，困难区域可采用影像上可见的田埂、白色地物中心或角点等作为像控点，像控点控制区域必须完全覆盖地块范围。
3.像控点测量
像控点坐标可以使用全站仪、RTK等常规仪器进行测绘。像控点的精度和施测要求参照常规航测外业规范执行。木次像控点测量采用双频GPS接收机，已知控制点为加密的一级GPS控制点。为保证像控点测量成果的可靠性，在全部像控点测量完毕后再收参考站。施测现场对点位进行拍照并制作成点位信息表供内业加密使用。将检查合格后的像控点数据进行处理，基线处理采用Compass静态处理专业版软件，得到该区像控成果。
4.空中三角测量
由于不同的无人机航摄系统搭载的相机不同，空中三角测量前对航飞成果数据预处理也不一致。
LT-150长航时版无人机航摄系统获取的航飞成果，其搭载的Nikon D800、佳能5DMarKII相机具有精确的相机参数，采用相应的畸变纠正软件对获取的原始航片进行畸变纠正，然后结合像控点数据采用Inpho软件进行空中三角测量。
UX5型固定翼无人机航摄系统搭载的sonyA5100相机，由于每次起降都会对相机参数产生一定的影响，所以需要对每一架次获取的航飞影像成果进行密集匹配，拟合一套相机参数，包括相机焦距、像主点偏移、像元大小等。根据拟合的相机参数和像控点采用Inpho软件进行空中三角测量。
以上两种空中三角测量方法，经过相对定向、绝对定向后，其评查结果均可满足表1的要求。
表1基本定向点残差、检查点不符值、公共点较差最大限值
5.正射影像制作
数字正射影像图制作主要包括数字高程模型采集、数字正射影像采集等内容。
1)数字高程模型采集：首先进行影像匹配，生成格网间距为2m的规则格网数字高程模型，对于山地、高山地可适当增大规则格网数字高程模型格网间距。然后将格网高程点与影像立体模型叠合，进行观测、检查、修改，使每个规则格网数字高程模型点切准地面。对于落在树上的规则格网数字高程模型点切准至表面，且应保持与周边的自然过渡。
2)数字正射影像采集：首先进行区域色彩校正，对影像进行色彩、亮度和对比度的调整处理；数字正射影像数据采集采用数字微分纠正，生产像片数字正射影像。影像重采样一般采用双三次卷积内插法或双线性内插法；对相邻的像片数字正射影像应检查镶嵌的接边精度是否符合要求，误差超限时应返工处理；将镶嵌后的成果，保留分块图，同时按照高标准农田地块大小进行裁切
4.正射影像成果精度统计与分析
经过对正射影像平面精度的检查，不同的无人机空中摄影测量方法，制作大比例尺正射影像无论从检查点的单点中误差还是平均中误差都能满足相关规范的精度要求，同时在不同地形条件下，正射影像的平面精度均能达到相应的规范要求。LT-150长航时版无人机航摄系统制作正射影像成果精度统计如表2所示；UX5型固定翼无人机航摄系统及Md4-1000多旋翼无人机航摄系统制作的正射影像图成果如表3所示。
表2 DOM精度统计误差分布
结论
LT-150长航时版无人机航摄系统、UX5型固定翼无人机航摄系统及Md4-1000多旋翼无人机航摄系统其获取的影像成果、空中三角测量方法、像控布设方案虽有不同，但均可以满足1:2000数字正射影像图制作要求，满足广东省高标准基本农田建后影像生产要求，高标准基本农田建设中，不同的无人机航摄系统可结合使用，可以更快、更有效率的完成广东省高标准农田建设建后影像生产任务。
参考文献:
[1]《低空数字航空摄影规范》（CH/Z 3005-2010）；
[2]《低空数字航空摄影测量外业规范》（CH/Z 3004-2010）；
[3]《低空数字航空摄影测量内业规范》（CH/Z 3003-2010）；
[4]《数字航空摄影测量 控制测量规范》（CH/T 3006-2011）；
论文作者:李雷
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/21
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