摘要：无人机低空航摄，推动了现代数据采集方式的转变，本文以低空无人机为载体对公路带状测区进行航空摄影，经内业空三计算与密集点云生产，制作出正射影像DOM与数字线划图DLG等成果，证明利用无人机航测技术能为公路勘测设计，提供基础地形数据，极大提升了测绘作业的生产效率。
关键词：无人机航测；带状地形图；DOM与DLG
相较于传统的航空摄影测图技术，无人机航测技术具有灵活机动、安全性高、速度快、成本低、飞行条件要求低及测图精度高等优点。但无人机航测技术也存在着一些弊端，如受风的影响大、影像倾角大、影像旋偏角大等，同时影像像幅小、像对多，像控测量和内业数据处理工作量大，摄影基线较短，相机畸变较大。因此，通过剖析无人机航测技术在公路带状地形图测绘中的应用情况，有助于为无人机在测绘行业中的应用提供生产实践经验。
1无人机低空航摄系统
无人机航摄技术是传统航空摄影测量和全野外数字化成图等技术的有效补充手段，适用于小面积、危险区域的大比例尺数字地形图测绘，就目前而言，无人机航摄技术已在建筑、水利水电、农业、公路铁路、矿山以及城市建设等多个领域广泛应用。
其由飞行器系统、测控及信息传输系统、信息获取与处理系统、保障系统4个部分构成了无人机空间信息采集完整的工作平台。用于航测的无人机主要有固定翼无人机和旋翼无人机：固定翼无人机续航时间长、载重量大，适合大面积、远距离测绘任务；旋翼无人机续航时间短、载重量适中、具有可悬停优点，适合小范围、定点的测绘任务。
2 无人机航测地形测绘的作业流程
（1）根据测区情况及任务要求选择合适的无人机。目前，国内外使用的无人飞行器主要有螺旋翼和固定翼两大类型。固定翼无人机通过动力系统和机翼的滑行实现起降和飞行，遥控飞行和程控飞行均容易实现，抗风能力也比较强。而螺旋翼无人机的摄影平台震动较大，影响摄影质量。因此，在摄影测量中多使用固定翼无人机。
（2）收集相关资料，使用航线设计软件对测区进行航线规划，即飞行设计或称航飞设计。航飞设计的基本内容包括像片重叠度、像片倾角、像片旋角、摄区边界覆盖保证及航高保持等。
（3）按照规划的航线，借助自动驾驶仪控制无人机飞行和拍摄作业。空中摄影子系统将拍摄的数据进行存储，利用无线传输通道与地面控制子系统交换数据，由地面工作人员通过这些数据监测无人机的飞行航线，并对飞行航迹做必要调整。
（4）飞行任务结束后，由地面控制飞机降落，下载影像，并快速进行影像质量检查，决定是否补飞；检测合格的影像转入内业数据处理，借助摄影测量工作站制作数字地图产品，包括数字高程模型DEM、数字正射影像图DOM、数字线划图DLG等。
3基于无人机航测的公路带状地形测绘研究
现有某公路带状地形测绘项目，其航测区域为沿线路中线两侧各200m的狭长带状测区。依据航空摄影测量规范，像控点选择时应遵循以下原则：（1）选在无遮挡，清晰易辨的地方；（2）布设的像控点宜能公用，一般布设在航向及旁向六片或五片重叠范围内；（3）为保证交会和定向精度，像控点距离方位线的距离不应小于3cm。
在无人机航飞摄影之前，按300m间距布设22个像控点，在地面上涂绘直径为60cm的圆形地标，采用GPS RTK方法测定像控点的坐标和高程，平面坐标精度优于±2cm，高程精度优于±3cm，满足1∶1000、1∶2000比例地形测绘及本研究项目试验分析的精度要求。根据无人机的作业能力和路线走向进行航线设计，共设计飞行4个架次，每个架次根据线路测量宽度要求飞行若干条航线。在每个架次飞完后及时检查影像拍摄质量，需按原设计要求及时补摄出现的相对漏洞和绝对漏洞。对不影响内业加密模型连接的相对漏洞，可只在漏洞处补摄，补摄航线的长度应超出漏洞之外1条基线。
设计地面分辨率GSM为8cm，经外业航拍与数据检核，成果无漏测情况，将航拍原始照片添加飞机POS信息后，导入Pix 4D航摄处理软件，首先进行初始化。然后，在像控点刺点完成后、经空三加密及内业测图，外业采用相同精度的GPS-RTK系统和全站仪在测区进行重要地物点的检查，如房角、明显道路边角、坎拐角等具有代表性的特征点，从而对像控点密度影响地形图精度做了较为详细的对比。本测区部分航摄数字高程模型DEM成果如下：
图1 测区部分航测数字高程模型DEM成果
经对试验测区进行野外实测，对数字线划图精度进行检查和评定，共计实测平面检查点16个、高程检查点29个。将地形点或地物点的实测坐标高程与图上对应点的坐标高程进行比较，计算出各测点的坐标偏差和高程偏差，再按数理统计的方法估计出DLG图的平面中误差和高程中误差，并与相关规范中的精度指标进行比较，以评定地形图的精度。结果显示：平面点位中误差为0.15 m，高程中误差为0.21m，试验测区数字地形图的精度满足《低空数字航空摄影测量内业规范》中1∶1000比例地形图的精度标准。
4 结语
由于无人机航摄技术成本低、投入人员少、机动灵活、现势性强、数据处理速度快等优势，适用于复杂及危险区域的测绘工作，有效地解决了全野外模式和传统航空摄影测量在带状地形图测量中未能解决的问题。但同时无人机航摄技术限制于天气因素，雨雾天气均会影响无人机的飞行。
本文结合工程实例介绍了无人机航测技术在高速公路带状地形图测绘中的应用情况。尽管目前国内无人机技术在测绘行业有了很大推广应用，但大都只是生产制作DOM和DEM，对大比例尺DLG的生产只在一些地势较为平坦的地区做过小面积实验，很少有大范围实际生产应用，特别是在山区等一些地形起伏较大、植被覆盖密集的区域，仍待加强无人机航测数据处理相关的研究。
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作者简介：李君（1990.11- ），女，汉族，大学本科学历。现为安徽嘉绘科技有限公司助理工程师，主要从事无人机航测数据处理、计算机辅助制图与不动产测绘等相关的研究与管理工作。
论文作者:李君
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
标签：无人机论文; 高程论文; 地形图论文; 带状论文; 精度论文; 测量论文; 数字论文; 《基层建设》2019年第20期论文;