摘要：在园林规划设计中，底图外业测图一直都是设计人员最为头疼的问题，再加上其操作程序较为复杂，工作量大，存在的影响因素较多，所以很难保证底图外业测图的准确性。但无人机航摄PTK技术，则能够有效解决上述问题，提高测量数据的准确性，降低工作难度，加强园林规划设计方案的准确性。
关键词：无人机航摄RTK技术；园林规划；应用
传统园林规划中，开展地形地物测量工作，主要利用的是定位系统及全站仪等设备，测量图形的清晰性较差，且很容易受到外界不良因素的影响，进而导致测量结果出现偏差，影响后期效果图的制作。而无人机航摄RTK技术是近几年研发和应用的新型测量基础，其能够有效增强外界环境测量的准确性和全面性，提高测绘影像的清晰度，真实还原场地实况，为园林规划设计方案提供可靠依据，提升园林建设水平。
1.无人机航摄RTK作业原理
无人机的飞行航线可以根据导航定位系统所得到的信息让无人机在指定的时间内完成航行任务，而其精准度与所搭载的定位技术直接挂钩。采用基于RTK（Real-timekinematic）载波相位差分技术的无人机定位系统，可以通过实时获取导航卫星信号和RTK差分定位信息，通过地面GPS基站来提高卫星信号对大气层的定位精度，将偏移量控制在厘米级。
无人机航摄RTK技术是指采用内置的小型机载GPS板卡的无人机航摄遥感系统，机载RTK和地面GPS基站以一定采用频率同时记录当前的位置，通过差分解算、内插处理等，获得无人机相机拍摄的每张相片在曝光时刻的精确地理位置坐标，提实现为无人机飞行作业供高精度定位支持，从而获得的各项航摄指标，如重叠度、旋偏角度等更加符合《低空数字航空摄影规范》要求。
2.RTK辅助测图技术原理
若想获得高质量、高速率的无人机航摄影像，首先要将测量比例尺定位在1：500这种大比例尺标准范围上。但是在确定大比例尺测量图后，传统的无人机测量技术因为采用的是小相幅非量测相机完成的影像拍摄，影像的真实性势必会受到影响，降低其清晰度，同时由于比例尺的增大，相应的测量控制点获取的精确度也会失真，很容易降低测量数据的准确性及可靠性，进而增加外业测量工作的难度，加大测量测量人员的工作压力及工作量。
不过在采用无人机航测RTK辅助测图技术后，能够有效满足大比例尺测绘图测量的需求，在开展无人机航摄过程中，也能够准确的进行曝光点、控制点的获取及实时检测，加强测量数据的准确性、可靠性，并在此基础上，通过辅助测量设施的应用，降低测量人员的工作难度，减轻工作压力。另外，RTK辅助测图技术还可确保被测区域内物体坐标定位的准确性，以增强测量的可靠性。再者，利用RTK辅助技术也可缩减地面控制点的布设数量，提高测绘工作的效率。
3.地面基站架设要求
在开展1：500大比例尺测量工作时，需要在测区范围内设置合理的地面基站，以保证卫星信号接受的及时性、准确性，加强航摄定位的精准性，为测量质量的改进提供保障。在地面基站设置过程中，需要注意的几点要求有：
一是要求将地面基站架设在地势较高区域内，确保周边无任何建筑或电磁设备干扰，降低因磁场效应或信号反射对测量结果带来的影响，提高无人机航摄的准确性，保证PTK测量的精准性及测量工作效率。二是RTK技术在使用过程中，需要有全球卫星定位系统的支持方能有效发挥其功效。所以在使用该技术过程中，需要对区域内可连接到的卫星定位系统进行准确掌握，注重信号接收的有效性。同时还要在被测区域内，对卫星相位观测值予以了解和掌握，保证卫星数量在4颗以上，加强与地面基站的连接效果，提高测量中几何图形及数据收集的准确性、快速性，减少问题的产生。
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在测量过程中，如果发现低于观测值的情况产生，应及时采取合理措施对其实施调整和优化，注重测量数据的精准性，强化RTK技术的应用效果。此外，在RTK技术使用过程中，要保证周边不存在较大电磁干扰或安装信号反射装置，以免无人机航测定位不准确，阻碍测量工作的进行。
4.试验方法及结果
4.1采用无人机航摄系统
本次试验采用了天狼星无人机RTK航测遥感系统，该系统中配备了GNS接收机，可将采样频率控制在10赫兹左右，以此加强采样数据的准确性，实现数据的实时更新。在实际应用过程中，该系统将测量精度控制在5-10厘米左右，全面满足了1：500-1：2000比例尺测图的要求。
4.2试验区概况
为测试该无人机航测遥感系统能否达到园林规划设计中平面、高程精度，本试验选取某学院的主校区，范围约0.4km2，长800m，宽500m，校区以教学楼、操场、空地为主，地形平坦，于2017年5月采用天狼星无人机航测遥感系统对试验区进行了低空航摄数据采集，起飞共1架次。因采用了天狼星无人机RTK航测遥感系统，可以实现少控制测图，本项目在测区内一个已知点上架设了基站，用于坐标系统转换，未另测像控点。
4.3航摄计划创建与参数设定
考虑到测区地形平坦，实地工作环境温度最高25°C，风力最大4级。根据园林设计1∶500地图需求，同时为保证无人机安全航飞，设定参数为：地面采样间隔5cm，飞行航高约20m，采用MAVinciDesktop程序下进行航线设计、航飞监控，航飞带宽为300m。航飞拍摄的影像数据影像清晰，细节清楚，色彩饱和，影像分辨率达到了5cm。
4.4无人机航摄系统测制大比例尺地形图
待航摄影像飞行完，经地面检查无质量问题，利用天狼星无人机航测遥感系统配套的AgiSoftPhotoScanPro程序进行快速空三，直接生产DOM、DEM数据，然后转到立体测图工序。区别于传统的立体测图技术，此次试验采用了EPS软件进行裸视三维立测，便于学院推广使用。
4.5试验数据精度分析
本项目实测数据采用GPSRTK方式进行采集，对于1∶500无人机大比例尺测图而言，平面精度相对容易达到，而高程按航测规范需达到1∶500测图精度对于一般主流无人机航摄系统高程精度很难保证，因此本次精度分析更加侧重在硬化路面、操场等平地的平面高程进行精度验证，布设了27个外业检查点和DOM成果数据套合检查。
其中，平面差值最大为0.15m，平均中误差为0.05m；高程差值最大为0.12m，平均高程中误差为0.08m。综合评价无人机航摄高程精度约为2×GSD，可以实现10cm的高程精度。
根据CH/Z3005—2010《低空数字航空摄影规范》对平地地形的1∶500测图产品的精度要求，平面中误差为0.3m，高程中误差为0.2m，通过精度统计分析，本次试验精度完全可满足我国1∶500成图3D产品要求。
5.结论与展望
根据上述试验分析了解到，无人机航摄RTK技术在园林底图外业测图中有着显著的作用。通过该技术的应用，能够有效加强测量数据的精准性，为园林规划设计提供可靠依据，而且也可降低测量作业的难度，进而在增强测量数据准确性的基础上，缩短测量周期，降低成本支出。
参考文献：
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论文作者:童展飞
论文发表刊物:《防护工程》2019年15期
论文发表时间:2019/11/29
标签：无人机论文; 测量论文; 比例尺论文; 精度论文; 技术论文; 高程论文; 基站论文; 《防护工程》2019年15期论文;