PPK无人机技术在大比例尺地形图测绘中的应用论文_陈观辉

[摘要] 本文主要探讨大疆精灵4RTK无人机结合中海达PPK免像控在1:1000地形图测绘中的应用，介绍了PPK无人机航测系统和航测技术方法，最后结合工程项目实例对无人机免像控航测技术在1:1000大比例尺地形图测绘成果进行了精度评定，检验其可行性和可靠性。结果表明利用大疆精灵4RTK结合PPK航测技术满足1:1000大比例尺地形图的精度要求，具有明显的技术优势和广阔的应用前景。

[关键词] 无人机;PPK;1:1000地形图;精度评定

1∶1000 地形图传统测绘方法成图工作量大，工期长，成本高。利用无人机航测法成图能够大幅度缩短测绘的工期、达到成本降低的目标。虽然部分地物因植被覆盖无法看见、房檐改正等仍需要实地调绘，但这并不影响无人机航测法在1:1000地形图测绘中的重要意义。

1　PPK无人机航测系统简介

GPS动态后处理差分简称PPK, PPK无人机航测技术是将基站搭配无人机使用，对基站和无人机同一时段所采集的定位数据进行测后联合处理，从而计算出无人机在相应时间上的坐标位置。大疆精灵4RTK主要由高分辨率数码相机、高精度POS定位、定姿系统或者GPS定位辅助系统组成。集成全新RTK模块，具备厘米级导航定位系统和高性能成像系统，保障了相片重叠度、平差几何条件和POS精度。搭配中海达PPK后处理套装，大幅提高了高精度航测应用的可靠性和高效性，实现免像控点航测大比例尺地形图。

2　PPK无人机航测技术方法

航测方法应根据实地调查测区的情况，结合已有资料以及相关技术规范要求，设计无人机航摄流程，如图1所示：

　图1 航摄流程

3　工程实例分析

廉江市上县村位于廉江市城区东，村庄面积约为1.5km2，因土地执法需要获取该村庄1:1000地形图，而廉江市城区地形图数据并未覆盖该区域，传统的地形图测绘效率较低，为了快速准确的获取该地区地形现状，因此利用无人机航测技术完成此次测绘任务，获取该地区1:1000地形图数据。本次测量以大疆精灵4RTK搭配中海达PPK进行航测免像控测绘作业。

3.1外业数据采集

（1）在空旷处架设好中海达UBase基站，将仪器开机并设置为静态数据采集模式。（2）启动飞行器和遥控器，确保飞行器4G网络正常，打开DJI GS Pro软件接入无人机进行飞行前指南针校准、SD卡检查、无线传输信号等准备工作。（3）打开网络RTK，打开RTK模块，选择“网络RTK”，确保飞行器进入RTK定位状态。（4）然后导入测绘区域KML文件。（5）设置飞行参数，调整高度、速度、重叠率、边距等参数。本次飞行设定航向重叠度为85%，旁向重叠度80%，飞行高度120m，相片比例4:3，飞行速度7M/S，航线规划好后起飞无人机，利用其自动飞行模块沿设定好的航线进行相片数据采集，采集过程中通过地面遥控终端实时查看相片采集状况。

3.2内业数据处理

在外业航拍结束后，需要进行内业数据处理，步骤如下： (1)利用中海达PPK软件导出大疆精灵 4 RTK(P4R)外业相片和卫星原始数据。(2)利用中海达PPK软件解算相片并对齐中心点和卫导同步时刻的高精度定位解。（3）解算完毕后导出解算结果。（4）使用航天远景Mapmatrix4. 2软件完成空三解算、点云加密，生成DSM和DOM成果。

3.3 DWG地形图绘制

　DLG线画图采用航天远景Mapmatrix4. 2 软件根据成图精度要求构建立体模型，进行内业的一体化采编完成绘制。Mapmatrix4. 2不需要提前采集核线，能够根据外方位元素和影像重叠度自动组合立体模型，生成最佳的交会角并采用实时核线进行测图，提高测图的高程精度和基高比，同时也支持自动或手动切换立体模型，降低接边工作量和立体模型选择的工作量，提高成图效率，最后将所有矢量化成果转换到CASS中，生成DWG格式的DLG线画图，然后以DLG线画图作为底图进行外业调绘，外业调绘的主要工作是房檐改正和补测部分地物，最后根据1:1000数字地形成图要求进行地形图整饰，生成1:1000地形图。如图3所示：

图2 测区局部地形图

3.4精度评定

　本次航测内业成图采用2000国家大地坐标系，高斯-克吕格投影，高程基准为1985国家高程基准。按照低空数字航空摄影内业成图规范要求，完成1:1000地形图的绘制。精度检查主要是将现场GPS-RTK和全站仪实测点与对应的地形图点进行对比，从平面和高程两个方面分析和评估地形图精度。选取房屋角点、水泥道路拐点、围墙角、加固坎折角、水池角等固定地物的拐角点进行对比。所选取的对比点均匀覆盖全测区。对比精度统计见表1：

表1 检查点测量成果

通过表1对比发现：X正向最大偏差值为0.110米，负向最大偏差值为0.082米；Y正向最大偏差值为0.082米，负方向最大偏差值为0.100米，高程最大偏差值为0.133米。平面点位误差超过0.100米的共有3个点，高程偏差超过0.100米的共有11个点，所有的平面点位误差和高程偏差均在2倍中误差以内。根据《1:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》要求，1:1000地形图平面精度应控制在0.6米以内，高程精度应控制在0.2米以内，从表1中可以看出，本次PPK无人机航测的1:1000地形图满足规范精度求。

4　结束语

将PPK无人机航摄技术应用于廉江市上县村1:1000地形图测绘生产实践，测绘面积约1.5平方公里，外业航拍共3个架次，拍摄1200张图片，投入技术员4名，从外业航拍到生成1:1000地形图成果仅耗时4天。通过传统测量方法采集数据与无人机航测成图数据进行对比，可以满足1:1000大比例尺地形图精度要求，较传统测量方法大大的提高了生产效率，且无需布设像控点，具有明显的优越性。但是通过实践发现大疆精灵4RTK由于体积小、重量轻、在航拍过程中容易受风速的影响使飞行姿态不稳定，造成数据出现较大偏差而无法满足生产精度要求。因此一方面外业航拍要选择合适的天气环境，另一方面要结合传统测绘方法进行调绘，以保证测量成果的精度。本次项目测区地势较为平坦，对于高差较大的山区，PPK无人机技术能否满足要求有待进一步探讨。相信随着相关技术不断的发展，PPK无人机技术在大比例尺地形图测绘领域将具有广阔的应用前景。

［参考文献］

　［1］范秀庆. 无人机免像控技术在地形图测量中的应用研究[N].北京测绘通报，2017（06）.

　［2］邱洁 乐文强 黄军胜. 大疆Phantom4 RTK无人机航测在工程中的应用[J].企业科技与发展，2019，6（6）：163.

　［3］卢隽.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用探讨[J].河南建材，2018，20(4)：50

论文作者:陈观辉

论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月5期

论文发表时间:2020/4/30