江苏省工程勘测研究院有限责任公司 江苏扬州 225002
摘要：随着测绘新技术的发展，无人机航测技术应用范围越来越广泛，且发挥着日益重要的作用。本人研究了无人机航测在大比例尺公路带状地形图测量中的试验情况，并进行了验证分析，希望能够为推动无人机航测技术的广泛深入应用提供一些参考或者借鉴。
关键词：无人机航测；带状地形图；精度分析
近年来，随着社会的不断发展，需要不断提高测绘水平，引入更加高端的测绘技术，才能更好地满足相关领域的发展需求。公路带状地形图测量以往是采用全野外数字测图方式或传统摄影测量方式进行测绘，由于成本较高且需要投入大量的人力、物力，测量时间长，影响了工作效率。对小面积、大比例尺数字化地形图测绘，传统的测量方法的不足就显示出来了。全野外数字测绘要求测绘人员须具有一定的技术水平，对于测绘区域环境条件复杂时，需要不断进行完善和优化测绘技术。随着无人机技术的不断发展和应用，无人机航测技术被应用于大比例尺公路带状地形图测量中，大大提高了测绘成果的精度和工作效率。
一、无人机航测技术概述
无人机航测技术，就是以无人机作为航空摄影平台，利用高清数码相机获取高分辨率的空间数据，能够将影像分辨率控制在0.05m至0.2m之间；运用3S技术等进而将数据进行集成和快速处理，从而实现实时监控和管理；无人机能够即时起飞，通过搭载定位仪器，从而获得高清晰度的影像及准确的拍摄位置；利用专业的空三软件等进行匹配、拼接处理等，从而满足各种大比例尺地形图测量的要求。
二、无人机航测试验
此次进行试验的无人机航测系统选用的是海燕6 轴的 HX-X1 多旋翼型号。主要由以下设施构成：无人机飞行平台、无人机飞行控制系统、无人机倾斜摄影相机系统、地面数据处理系统、地面站、远程无线通信装置等。其中无人机飞行平台主要技术参数如下：
本次无人机飞行控制系统和倾斜摄影相机系统分别采用的是大疆 A2 型无人机飞控导航系统、双相机倾斜摄影相机系统，除了进行系统拍摄以外，还能够将测绘区域进行正射影像制作，构建三维模型。地面控制系统主要是为了进行测区查询、航线设计图及参数设置，质量检查界面、数据预处理。并对飞行过程中飞行参数和飞行质量进行全面监测和分析、后期进行统计导出分析和质量检查等。地面处理系统采用的是Smart 3D而搭建的，通过地面设置的控制点进而获得有关的数据，从而完成和测绘区域航飞影像的有效处理和匹配。
三、无人机航测在大比例尺公路带状地形图测量中的试验分析
1.选取试验的目的区域。为了满足对大比例尺公路带状地形图进行测量分析需要，选了某市一个符合要求的试验区作为研究对象，该区域长度为1千米，宽度为200米。试验区域整个布局在山谷中，且两边的山地相对谷底高度在五十米至一百米之间。
2.确定工作流程。航测工作流程主要包括：资料收集、踏勘、技术设计、航线设计、像控布设和测量、获取航飞数据、航测内业处理及精度验证等。
①资料收集与踏勘：对进行试验的地区进行全面的资料收集，了解整个试验区域的具体情况，并到勘测区域的现场进行实际查勘，全面掌握整体概况和注意事项。②航线设计：根据试验区域的勘查情况，此次选择了两个航摄架次，依据海拔高度将航高设置成150米至200米之间，确保地面分辨率达到0.03米以上。同时对区域分布情况进行分析，选择控制点平均间距是100米左右，还对周边区间设置了棋盘格控制点靶标，运用GPSRTK进行测量，确保精度达到要求。③数据采集：按照事先勘查情况将航线设计好，并置入飞行控制系统中，按照规划的航线由地面控制子系统进行远程控制，同时借助倾斜摄影相机系统进行定位拍摄，为了保证数据的准确性，此次要求拍摄影像图片至少达到1500张以上，随后进行影像照片重叠度、旋偏角分析，对航线弯曲度进行比对研究，确保参数精度达到要求。④内业处理：主要是对采集的影像数据进行纠正、调整和匹配等，应用专业Smart3D软件处理。⑤精度验证：主要是对航测试验结果进行分析和比对。
3.航测试验。按照设计要求进行航线设计、数码影像拍摄、像控布设及测量。
4.空三加密。在VirtuoZo全数字摄影测量工作站和VirtuozoAAT-patb上对加密区域网进行GPS辅助空三光束法平差计算，检查摄站坐标粗差、各基本定向点残差、多余控制点不符值、网内公共点较差及网间公共点较差，解算出内业加密点的大地坐标。
5.内业建模。根据空三加密成果，完成试验区三维模型的构建，并完成该区域高程模型（DEM）的制作。
5.检查点计算。根据此次勘测设置的平高控制点，从中选择具有代表性的作为绝对控制点，其他的设置为检查点，进行平差计算和分析。按照检查点平面误差及高程误差对航测模型精度进行检验，结果如下表所示：
通过对检查点误差分布情况进行梳理可知，平面位置绝对误差最大值是1.3厘米、最小值是7.9厘米、标准差是4.5厘米。高程绝对误差最大值是8.2厘米、最小值是11.5厘米、标准差是6.5厘米，符合相关的规范要求，满足1:1000比例尺地形图测绘精度要求。
四、结论
利用无人机航测技术在大比例尺公路带状地形图测量中进行应用，航测成果是比例为1：1000的地形图，结果显示运用无人机航测的1:1000地形图精度完全符合规范要求。由于无人机航测技术测绘周期短、效率高、精度高，所以能够大大节约人力、物力，具有较好的经济效益。所以试验表明，将无人机航测在大比例尺公路带状地形图测量中进行应用，是有一定的可行性的。
总之，作为一种新型的影像数据获取方式，无人机航测技术具有显著的技术优势和特征。用于大比例尺公路带状地形图测量中，能够有效解决传统的测量方式测量周期长、精度不高等问题。当然此次分析只是一个点，想要应用于地形起伏更大等试验区域进行测量，还需要进行不断调整和探索，所以还需要结合具体的实际情况，按照无人机航测流程和规范开展相关工作，进而在反复验证和分析中进行比对分析，相信随着技术的不断发展，无人机航测技术将进一步升级，在更多的领域得到广泛应用和推广，从而发挥应有的价值和功能。
论文作者:钟云龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/23
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