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无人机大比率尺地形图测量技能研讨

发布时间:2018-12-03 01:06:05 文章来源:未来智讯    
    无人机大比率尺地形图测量技能研讨作者: 曲乔新   摘 要:随着低空无人机摄影测量技能的发展和完善,大量试验己经证明无人机测绘地形图的精度能够满足1:2 000地形图的要求,该文联合北京某村的测量项目,详细探讨了无人机大比率尺地形图的测量流程,包括航空摄影、像片抑制、影像预处理、空中三角测量、DEM/DOM制作、地形图制作及无人机航摄影像成图精度分析等。相信对从事相关事务的同行能有所裨益。
  关键词:无人机 大比率尺 地形图 测量技能 DEM
  中图分类号:P231 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)02(c)-0051-02
  无人机航摄系统具有以下特点,(1)受天气条件和地面状况影响较小,作业方式灵活快速;(2)无人机平台自身构建及其搭载的航摄设备维护成本低;(3)因无人机飞行高度低,所以可以获取高分别率影像,在小范围信息获取方面有很大的优势;(4)可根据具体要求设置影像重叠度,大重叠度的影像可以增强后续处理的可靠性;(5)不需要申请空域、携带方便、转场快等优点。目前,小型无人机对地观测系统已经成为世界各国争相研讨的热点课题,并在实际应用过程中不时提升无人机对地观测系统的本能。
  下面以北京某村为例,具体说明无人机航测绘制1:2 000地形图的过程。项目选取“1980西安坐标系”和“1985国家高程基准”。木测区作业工序为无人机航摄、地形测量(包括四等抑制测量、I级抑制测量、像控测量、图根测量、野外补测、外业调绘)、空三加密、地形图制作(包括立体采集、数据编辑工序(1:2 000比率尺一套))、DOM制作、DEM制作、质检验收等工序。
  1 航空摄影
  该村采取东西向飞行,平均航摄比率尺为1:23 533,平均地面高度为1 350m,其相对航高为650m。平均地面分别率0.13m,满足1:2 000成图要求。该次外业摄影时间为2012年6月5日。
  2 像片抑制
  2.1 影像资料分析
  航线间隔及旁向重叠度在30%~40%之间,航向重叠度在65%~75%之间。全摄区无航摄漏洞,航向超出摄区范围3~6条基线。像片倾斜角   4 空中三角测量
  4.1 空三加密经过像点连接、像控点量测、平差计算过程
  (1)量测外控点时,先量测测区四周的像控点6个以后进行平差,其它像控点就能够通过预测的功能来找到大概位置达到快速量测�A目的。外控点的量测由专业人员进行,并由另外一位专业人员检查。(2)应用外业工序提供基础抑制点参与计算,提升空三加密的总体精度;应用外业工序提供的实测高程点检测空三加密精度。(3)量测完后进行最后的平差解算,最初将物方标准方差权放大,进行粗差的消除,然后逐渐提高物方权重,确保粗差被全部探测出,最终给合适的权值强制平差。DPGrid系统中的空三模块为全自动空三软件。系统根据建好的航线列表进行全测区自动匹配,接下来通过自动挑点程序将粗差大、多余的像点剔除。然后,进行连接点的交互编辑,根据刺好的抑制点进行光束法平差解算,直到加密完成,输出空中结果。
  4.2 区域网空中三角测量
  根据连接点(加密点)的影像坐标以和小量地面抑制点的影像坐标及其物方空间坐标,通过平差计算,求解影像的外方位元素和连接点的物方空间坐标,称为区域网空中三角测量。空三测量提供的平差结果是影像后续处理与应用的基础。
  5 DEM、DOM制作
  5.1 DEM制作
  最初,根据空三加密成果,对无人机航摄的原始影像进行重�样生成核线影像。其次,系统自动匹配三维离散点,得到摄区的DSM。最终,经过自动滤波便可得到DEM。虽然DPGrid系统实现了自动匹配,然而由于现实地物的复杂性(如水体、树木、阴影)以及人工地物的影响,所以实际生产中为了提高DEM的精度,需要对DEM进行人工编辑。因为DEM是原始航片进行纠正的基础,惟有正确的DEM才能保证DOM的精度。
  5.2 DOM制作
  DPGrid系统全自动生成DOM主要包括:DEM数据处理、影像匀光匀色处理、DOM纠正处理、色调均衡处理以及DOM镶嵌处理。系统生成的初步DOM结果,还要经过人工编辑,对初始DOM成果进行颜色和几何处理,才能真正满足对DOM成果的要求。
  6 1:2 000地形图制作
  配合DEM将DOM进行校正,然后在拼接生成完整的区域地图。最终,将区域总体导入到VirtuoZoNT软件中进行测图,生成最后的地形图(图1)。
  根据航空摄影测量内业规范及地形图图式进行地物、地貌要素的采集。外业调绘人员利用已有的图纸和测图数据,进行实地调绘、修测、补测等事务。
  7 无人机航摄影像成图精度分析
  选取GPS快速静态方式获取该摄区外业检查点的坐标数据。该树片区抽查了4幅图(占该片区图幅数的10%),共83个检�说恪6员日庑┩庖导觳榈愕氖挡庾�标与图上坐标,计算出两组坐标的及高程差值。根据点位中误差公式计算出每个检查点的平面中误差。具体计算结果如下。经过整理计算,该村片区地物点平面点位中误差为0.72m;高程中误差为0.69m。根据点位中误差计算结果绘制点位误差分布图。点位误差分布图更直观的反映了每个检查点的误差分布情况。能够看出绝大多数点位误差分布在0~0.8m之间,其平面精度满足1:2 000地形图的要求。此外,我们将影像数据制作的地形图与已有的1:2 000地形图数据在CASS中进行套合对照。
  8 结语
  该文分析了无人机航摄系统的特点,介绍了无人机低空航摄规范。详细描述了无人机航测系统测绘1:2 000地形图的具体事务流程,并对最后生成的地形图进行了精度评定,基本满足1:2 000地形图的精度要求。
  参考文献
  [1] 竹林村,胡开全.几种低空遥感系统对比分析[J].城市勘察,2009(3):65-67.
  [2] 姬渊,秦志远,王秉杰,等.小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用研讨[J].测绘技能装备,2008(1):46-48.
  [3] 刘小民,李悦丽,郭福生,等.基于全数字摄影测量系统的数字正射影像图的制作[J].测绘科学,2010(s1):198-199.
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