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摘要：随着现代测绘技术的快速发展，无人机航拍测量的应用领域不断拓展。 将无人机航空摄影测量技术应用于大比例尺地形图测绘，可以全方位提高测量效率。 本文以北京岛1:500基础地形图无人机航测制作案例为基础，介绍了无人机1:500航测制图的关键步骤和控制措施，并通过精度评估论证了无人机航测的准确性。 技术应用于1:500地形图测绘的适用性和有效性，为利用无人机开展大比例尺地形图测绘项目提供了参考。

关键词：无人机； 1:500基础地形测绘； 关键步骤和控制措施； 精度评价

1 简介

无人机航测技术是继大飞机航测之后发展起来的一种新型航空摄影测量技术。 近年来，利用无人机航测技术可以实现DOM和DEM的快速生成，也广泛应用于应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等领域。 然而，对于大规模数字线图（DLG）的生产应用尚处于试验阶段，尚未大规模推广应用。 本文以北冀岛1:500基础地形图无人机航测制作案例为基础，介绍了无人机1:500航测制图的关键步骤和控制措施，通过精度检测和测绘验证了无人机航测的准确性。分析。 摄影测量技术在1:500地形图测绘中的适用性和有效性

2 工艺流程

2.1 仪器与软件

使用仪表包括：垂直起降固定翼无人机：大鹏CW-20（总飞行重量：24公斤，任务载荷：2公斤，巡航速度：25米/秒，续航时间：4小时，风抵抗力：7级）； 可测航测相机：Phase One iXU-RS1000（有效像素：1亿像素，最大分辨率：11608×8708，画幅：53.4mm×40mm）。 使用的软件有：图片编辑软件：CaptureOne，无人机摄影测量数据自动处理系统：GodWork，制图软件：MapMatrix、FeatureOne。

2. 2 操作过程

根据航空摄影测量技术特点和地形图编制要求，工作流程如图1所示。

图 1 工作流程

3 生产测试

3. 1 项目概况

项目位于浙江省瑞安市北集乡。 全乡由16个岛屿组成，属岛屿乡。 此次主要开展北矶岛、下澳岛、关帝岛三个有人居住岛屿及附近岛礁的1：500基础地形图测绘。 总面积约6.2平方公里，其中陆地面积4.5平方公里。 岛礁为主，建成区仅占15%左右。

鉴于海岛地形的复杂性和特殊性，采用常规测量手段难度大、作业效率低、风险系数高。 无人机航拍测量具有机动性强、作业效率高、适用范围广等特点，可以有效解决常规海岛地形测量的不足。 本项目利用无人机对测区全范围进行航拍并制图。 考虑到航测图可能达不到《浙江省1:500、1:1000、1:2000基础数字地形图测绘规范》的要求，根据第一、二类地物点的精度要求，对建成区进行全场数字测绘，也有利于检验无人机航测测绘精度的一致性。

3.2 关键步骤及控制措施

（一）航拍数据采集

本项目图像数据采集采用垂直起降固定翼大鹏CW-20无人机，配备可测Phase One iXU-RS1000相机。 设计飞行高度600米，基线长108米，航路间距205米，航向重叠80%，侧向重叠75%，架次1架，航线22条，航拍时间是早上8点。 : 43 ~ 9: 44 考虑到海面反光强烈，照片容易过曝。 在图像采集过程中，将相机专门调整为略微欠曝模式，最终在办公室进行批量校色后输出，得到图像地面分辨率优于0.05米657张的原始图像照片。

(2)影像控制点勘察设计

无人机航拍完成后，结合测区速拼影像数据和POS数据进行影像控制点布置方案设计，对比分析不同布置方案的精度影响和可操作性, 并选择和确定适合该项目的图像控制点。 单击布局计划。

方案一：在横重叠和边重叠的三个重叠的中心线附近布置图像控制点。 总共需要布置113个图像控制点。 由于海岛地理环境等因素，无法在大面积水域、大片草地、悬崖峭壁上部署影像控制点。 同时，小面积附属岛礁难以通过直线布置控制点进行控制。 因此，影像控制点布置方案对该测区的实际可操作性较差，难以保证影像控制的准确性，如图2所示。

图2 图像控制点布局方案1

方案二：取航向和侧向重合中心线布设影像控制点，共需布设256个影像控制点。 这种布局方案可以解决图像控制器数量少和小岛线性配置的问题，图像控制器的精度也能得到有效保证。 但在无人机已加入后差分处理模块的前提下，该方案图像控制点数量过多，难以在海岛找到图像控制点并进行野外测量，其实际可操作性较差，如图3所示。

图3 图像控制点布局方案二

图4 影像控制点布置方案三（注：右上角的小岛不在测区范围内）

方案三：根据实际地形情况布置图像控制点。 该方案也是本项目最终采用的图像控制点布局方案。 共布置144个像控点，测量121个像控点，有效保障了本项目的图像控制。 精度，如图4所示。图像控制点的布置和测量如下：

① 当大陆不能直接联网时，将分散的小岛按野外分布方式连接[3]，分别进行影像控制布局，使部署的影像控制点形成四边形在小岛上；

②岛礁图像包含大面积水域的特殊性，影响图像的匹配精度。 为保证后期航三角处理的准确性，可适当控制在岛的海岸线[6]，并根据岛的形状全站仪大比例尺地形测量使用仪器，在岛的边缘靠近岛。 在内部位置布置点，避开危险的地理环境，同时延长图像控制点的测量时间，减少多径效应；

③ 根据影像控制点的整体情况，在影像控制未覆盖的区域增加影像控制点，如在岛村、灯塔、石碑等处增加影像控制点；

④在godwork软件中，导入图像控制点编号和假设位置坐标，根据图像分布挑出选择的控制点，对太边缘或涉及图像太少的图像控制点进行位置调整；

⑤影像控制点野外测量采用RTK测量方式，测量方法和技术要求按图根控制测量规定执行。 图像控制点平面及高程误差优于±5cm；

⑥由于野外图像控制点采集存在地形或拍照角度问题，部分办公室选点仍无法实地部署或实测。 本次测得的图像控制点有121个，均为平高点。 满足空中三重加密的需求。

(3)空中三加密

航空三角测量是航空摄影测量的技术核心，决定着模型精度和成图精度。 本项目空中三加密过程中，遇到以下问题并相应处理：

①通过快拼图片观察，除了正常的错位外，由于部分照片中水域面积较大，波浪、水波纹、水面高度等对网络的构建都有影响。 特别是在后续航三角项目开展之前，海面占照片面积50%以上的照片都被丢弃。

② 由于使用图像控制点时照片角度的限制，会出现平面位置偏差，甚至影响仰角。 一轮穿刺完成后，进行三维穿刺调整点位，尽可能保证图像控制点正确。

③对于点位难以识别的情况，先空闲，待大部分控制点完成后，进行控制网调整，然后对变化的点进行点位预测，点位结合现场测量采集的照片进行图像控制确认，完成最终点刺。

④在地面上方20cm处有一个里程碑式的地物全站仪大比例尺地形测量使用仪器，地物上采集的影像控制点在平差过程中z值始终存在20cm左右的偏差。 经反复比对照片并与现场人员确认，确定该地物断面粗糙，颜色与地面相似，航空计算时认为该地物与地面同高，故该点作废.

此次图像处理过程中，严格按照相机和镜头的几何模型使用GodWork航拍三角软件，对图像控制点的精度进行检查分析。 最后使用了116个图像控制点，丢弃了5个。 精度为：-0.127m≤VX≤0.122m，-0.081m≤VY≤0.140m，-0.180m≤VH≤0.149m，平面误差±0.048m，高程误差±0.053米。 很好，满足测绘要求。

（4）立体映射

人工采集造成的误差是比较重要的误差来源。 地面物体的高度和遮挡都会对矢量获取产生影响。 因此，提高操作人员的准确性和熟练程度，可以提高病媒采集结果的准确性； 同时，制作相应的高精度正射影像，对编图过程起到一定的辅助作用。 此外，考虑到海面耀斑和海岸浪花对内部产业三维测绘的影响，本项目实施过程中应重点关注以下两点：

①选择合适的航拍时间，在退潮时间段进行拍摄，拍摄的影像尽量覆盖海岸滩涂。 同时，沿海岸线相邻图像的曝光时间差应尽量控制在较短的时间内，避免瞬时水崖线相互差异较大；

② 采集海岸线时，综合参考水崖线迹、水岸形状和地貌特征，最大限度地保持海岸线的真实性。 当采集的海岸线与地形要素存在冲突时，在高程容差范围内适当调整海岸线的平面位置。

此次办公室测绘采用航天远景MapMatrix软件，将航拍三密处理后的影像输出导入MapMatrix进行对极线采样，然后在Feature-One中采集数字线图，即“要素采集与采集”。加工专家”。 使用AeroVision MapMatrix软件的优点是可以根据外方位元素和图像重叠自动组合立体图像对，生成最佳交角，并且建图方式方便，有效提高了建图的准确性和效率。

（5）野外测绘

三维测绘形成初步地形图成果后，通过野外勘测对地形图进行综合校核制图，主要包括地物修复测量、屋檐校正、立杆连接、属性测量、地形图展示合成贸易-offs等内容，确保地形图所代表的内容完整无误。

(6) 结果整合

结合外业测绘数据，对内部测绘成果进行编辑处理，同时采用数字测量方法采集建成区内第一、二类地物点等补充测量数据进行综合，最终得到测区内的一个完整的测区。 1:500基本地形图结果。

4 精度评价

利用航测数据和野外测量数据进行对比分析，主要从平面精度和高程精度两个方面进行评价。 平面精度方面，选择房屋的角点、电源线、道路边线、屋脊、围栏等地物进行对比； 在高程精度方面，选择小区、道路、田野等平坦区域的高程标注点与等高线插值点进行比较。

4、1：500地形图测量精度要求

根据《浙江省1：500、1：1 000、1：2 000基本数字地形图测绘规范》（DB33/T552-2014）中的地形图精度要求，表中平面和高程测量精度要求在表1和表2中显示。

4.2 测试结果

4.3 结果精度一致性分析

（1）本项目采用无人机1:500航测测绘，整体精度均匀、良好，特别是高程精度较传统航测方式有明显提高。 平面和高程精度均能满足《城市测量规范》规定的要求，但建成区屋檐校正的工作量和难度较大，生产效率较低。

（2）本项目采用无人机1：500航测测绘。 对于建成区内的一、二类地物，其平面精度仍难以满足《浙江省1：500、1：1000、1：2000基本比例》的要求，屋檐校正是造成影响的主要因素之一它的错误。

（3）本项目最终采用综合测绘方式，即建成区第一、二类地物实地数字测绘，其他地形地貌采用无人机1:500航测测绘. 检验站终验收，质量优良。

5 结论

无人机航拍系统的软硬件技术难点不断突破，已达到实用化阶段，日益成为现代数据采集的主要手段。 将无人机航空摄影测量技术应用于大比例尺地形图测绘，具有机动性强、作业效率高、适应性广等特点，可快速获取三维数字测绘成果。 这将是未来新型基础测绘系统服务的发展趋势。

本文采用搭载可测相机的固定翼无人机进行低空航测测绘。 通过充分的准备，对航拍、影像控制测量、空中三加密、办公测绘等关键环节进行质量把关，最终通过。 野外测量和补测完成了测区1：500地形图测绘工作，有效提高了工作效率。 同时，通过质量检测分析，论证了无人机航空摄影测量技术应用于1:500地形图测绘的适用性和有效性。