一、概述

近年來，隨著城市改造、道路橋梁設(shè)計(jì)、農(nóng)村宅基地確權(quán)、工程項(xiàng)目精細(xì)設(shè)計(jì)等對(duì)大比例尺地形圖的需求日益增大，但目前大比例尺地形圖主要靠人工使用全站儀、GPS-RTK 等設(shè)備全野外人工采集數(shù)據(jù)，然后內(nèi)業(yè)加工處理生產(chǎn)。這種作業(yè)方式，時(shí)間長(zhǎng)、效率低、成本高、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)進(jìn)度還受到作業(yè)期間天氣的影響，已遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需求。如何提高作業(yè)效率、降低生產(chǎn)成本，縮小野外作業(yè)量是當(dāng)今獲取大比例尺地形圖的迫切要求。由于無人機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活、經(jīng)濟(jì)便捷等特點(diǎn)，而且能夠方便地獲取高分辨率影像，因此采用無人機(jī)航攝測(cè)量大比例尺地形圖，成本低、工期短、精度高，能夠大幅度減少外業(yè)工作量，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，縮短工期。

二、無人機(jī)航攝系統(tǒng)

無人機(jī)航攝系統(tǒng)一般由飛行平臺(tái)、任務(wù)裝置、地面控制站、發(fā)射與回收系統(tǒng)組成，本文中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)區(qū)采用深圳飛馬機(jī)器人科技有限公司生產(chǎn)的D200多旋翼平臺(tái)，航測(cè)模塊搭載SONY ILCE-6000相機(jī)，飛控系統(tǒng)采用飛馬無人機(jī)管家3.0航測(cè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理采用photoscan，smart3d，terrasolid，EPS，Global-Mapper等圖像處理軟件。

三、無人機(jī)航測(cè)作業(yè)流程

無人機(jī)航測(cè)作業(yè)流程主要分為外業(yè)測(cè)量和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理兩大部分。外業(yè)測(cè)量包括：①資料收集，確定測(cè)區(qū)范圍。②施測(cè)范圍航攝參數(shù)計(jì)算，規(guī)劃航線。③像控點(diǎn)布設(shè)與測(cè)設(shè)。④無人機(jī)影像獲取。⑤外業(yè)調(diào)繪。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理包括：①空三加密。②DOM、DSM生產(chǎn)。③裸眼測(cè)圖。④DLG生產(chǎn)。⑤編輯成圖。⑥數(shù)據(jù)檢查驗(yàn)收。

四、項(xiàng)目概述

貴州省鎮(zhèn)寧縣城鎮(zhèn)規(guī)劃需要進(jìn)行1:500地形圖測(cè)繪，等高距1米，成圖面積約130km2，0.1m分辨率的DOM航測(cè)面積約200km2。測(cè)區(qū)相對(duì)高差約300米，地形為高原山區(qū)地帶，平面坐標(biāo)系統(tǒng)為1954北京坐標(biāo)系，高程基準(zhǔn)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。

五、實(shí)際作業(yè)流程

5.1 測(cè)區(qū)范圍航線規(guī)劃

因測(cè)區(qū)范圍過大，故將測(cè)區(qū)分為若干區(qū)塊，且相鄰兩區(qū)塊間至少重疊2條航線，以區(qū)塊30為例，測(cè)區(qū)面積為2.081km2，航向和旁向重疊度均設(shè)置為75%，相對(duì)行高220米，地面分辨率約0.06m，共獲取1480張影像，預(yù)計(jì)飛行110分鐘左右，共4個(gè)架次。見下圖

圖1航線規(guī)劃

5.2 像控點(diǎn)與檢查點(diǎn)布設(shè)與施測(cè)

在區(qū)塊30中，航線參數(shù)設(shè)置后，我們根據(jù)無人機(jī)管家軟件內(nèi)置的谷歌影像同時(shí)布設(shè)像控點(diǎn)，共布設(shè)了11個(gè)像控點(diǎn)，6個(gè)檢查點(diǎn)，同時(shí)在手機(jī)奧維APP中標(biāo)記上像控點(diǎn)與檢查點(diǎn)，外業(yè)布點(diǎn)時(shí)就利用手機(jī)版奧維進(jìn)行導(dǎo)航定位，到達(dá)點(diǎn)位后采用GPS-RTK連接千尋CORS賬號(hào)的方式進(jìn)行像控點(diǎn)與檢查點(diǎn)的施測(cè)。

圖2像控點(diǎn)與檢查點(diǎn)布設(shè)

5.3 外業(yè)航飛

外業(yè)航飛完后現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)下載POS數(shù)據(jù)，基站數(shù)據(jù)，檢查照片數(shù)跟pos數(shù)據(jù)是否一致，檢查照片是否漏片，是否存在質(zhì)量問題，檢查完后轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)處理環(huán)節(jié)。

5.4 PPK數(shù)據(jù)解算，POS數(shù)據(jù)獲取

將獲取的各個(gè)架次的POS數(shù)據(jù)與基站數(shù)據(jù)在無人機(jī)管家進(jìn)行事后差分解算，解算后合并整理成需要的POS數(shù)據(jù)文件。

5.5 photoscan空三加密

將獲取的照片和POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入photoscan進(jìn)行空三加密，空三報(bào)告精度達(dá)到要求后導(dǎo)出空三成果。

5.6 smart3d建模，點(diǎn)云生產(chǎn)

在smart3d中導(dǎo)入獲得的空三成果進(jìn)行三維建模和點(diǎn)云數(shù)據(jù)生產(chǎn)，分別輸出OSGB格式的文件和LAS格式的點(diǎn)云數(shù)據(jù)文件。

圖3部分區(qū)域OSGB格式成果

5.7 terrasolid生產(chǎn)等高線

因?yàn)楂@得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)是根據(jù)生成的三維模型得到的數(shù)據(jù)，所以不需要進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和檢校處理，直接進(jìn)入terrascan模塊進(jìn)行去燥、濾波、點(diǎn)云分類等編輯處理生成DEM文件，從而獲取等高線。

圖4Terrasolid點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

5.8 eps裸眼立體采集，編輯成圖

在eps中，將獲取的OSGB格式的文件生成傾斜模型，然后加載生成的傾斜模型進(jìn)行裸眼立體采集，采集完后導(dǎo)入獲取的等高線進(jìn)行最后編輯成圖。

圖5 部分區(qū)域DLG與DOM套合

六、問題與分析

在大比例尺地形圖的生產(chǎn)中，無人機(jī)航測(cè)產(chǎn)生的效益相對(duì)于傳統(tǒng)人工測(cè)繪來說是很顯而易見的，但是傳統(tǒng)航測(cè)的生產(chǎn)方法存在一定的弊端，傳統(tǒng)航測(cè)生產(chǎn)DLG是基于正射影像的基礎(chǔ)上進(jìn)行立體采集，采集窗口聯(lián)動(dòng)性差，需要佩戴立體眼鏡，同時(shí)手輪腳盤要相互配合好，不容易上手，培訓(xùn)周期長(zhǎng)，建筑物密集區(qū)域還需要進(jìn)行大量的房檐改正等外業(yè)調(diào)繪工作。在本案例中，提出了外業(yè)采用正射補(bǔ)飛傾斜航拍（建筑物密集區(qū)域）的手段，內(nèi)業(yè)采用photoscan做空三加密，然后導(dǎo)出空三成果到smart3d進(jìn)行三維建模和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的生產(chǎn)。生產(chǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)用terrasolid點(diǎn)云處理軟件進(jìn)行去燥、濾波、地面點(diǎn)分類等編輯生成DEM文件，從而獲取等高線，最后用EPS進(jìn)行裸眼立體采集和內(nèi)業(yè)編輯處理成圖。這種作業(yè)方式上手快，效率高，減少了外業(yè)調(diào)繪工作中房檐改正的環(huán)節(jié)，也減少了因房檐改正引起的誤差。

七、結(jié)論

以1個(gè)城郊約 50 平方公里，有山地、農(nóng)田及部分建筑為例（成圖比例尺1:500）：

用傳統(tǒng)測(cè)量的方式來完成，主要涉及到以下工作： 1、采用全站儀+RTK外業(yè)采集碎部點(diǎn)； 2、內(nèi)業(yè)成圖投入18個(gè)作業(yè)員（9組）， 白天外業(yè)打點(diǎn)，晚上內(nèi)業(yè)成圖。人測(cè)約40天*20人*每人日薪及差旅150元=12萬（如若換成5人工作量約為200天）。用航測(cè)的解決方案來完成整個(gè)項(xiàng)目需要做以下工作： 1、外業(yè)航飛 2、像控點(diǎn)的布設(shè) 3、空三加密 4、DLG的采集 5、外業(yè)調(diào)繪 6、內(nèi)業(yè)編輯航測(cè)外業(yè)兩天轉(zhuǎn)換增加的內(nèi)業(yè)約20天*4人*每人日薪及差旅150元=1.2 萬。由此我們可以得出結(jié)論：

（1）費(fèi)用航測(cè)是人測(cè)的十分之一，即10%左右。人測(cè)費(fèi)用是航測(cè)的10倍左右。

（2）工期短，若同樣人數(shù)，航測(cè)工期是人測(cè)的十分之一。

（3）省人力，航測(cè)外業(yè)加內(nèi)業(yè)人員是人測(cè)人員的五分之一，如4人即可完成約20人的兩倍工作量。

（4）精度高。