吴丛丛
临沂金汇房地产咨询代理有限公司，山东临沂 276034
摘要：传统的城乡测绘采用GPS、全站仪、水准仪等常规仪器全野外采集数据，这种作业方式效率低下、费时费力，已不能满足当今时代发展的要求。低空无人机航摄系统近年来已得到大力推广，其以低成本、高机动性、实时观测等众多优势成为一种新型的测量手段，本文将低空无人机航摄系统应用到城乡测绘项目中，获得了良好的应用效果。
关键词：低空无人机航摄系统；城乡规划测绘；空三加密
1引言
当前，传统的城乡规划测绘手段已难以满足经济发展的需求，主要遇到了以下三个方面的问题：①采用RTK+全站仪的全野外实测方法，存在工作量大、效率低下的弊端；②利用载人大飞机进行航测受制于空域申请困难，受天气等外在因素影响大，而且使用成本较高；③由于受到卫星重访周期的影响，利用遥感测量手段获取的影像通常现势性都不高，现阶段精度还难以达到要求。近年来利用机动灵活、成本低廉、快速高效的低空无人机航拍就成为此类业务的最佳选择，本文结合某城乡规划测绘项目实例对低空无人机航摄系统进行了探讨。
2低空无人机航摄系统概述
2.1低空无人机航摄系统原理
无人机航空摄影测量系统集成了卫星导航定姿定位、高空航拍、视频图像实时传输以及影像数据处理等最新的高科技应用技术。该系统主要包括无人飞行平台和地面站两部分，无人飞行平台又包括自动驾驶仪、遥控设备和数传电台，地面站由航线规划和地面控制软件及附属野外保障设施组成。无人机航空摄影测量系统的原理是将机载遥感设备装备在无人飞行平台上，利用其获取地面高分辨率的影像数据，然后按照一定的精度要求利用专业化的软件将获取到的影像经过全自动化的处理，不仅可以得到线画图，还可以进一步生成三维场景、数字正射影像等多样化的数字测绘产品。
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2.2无人机航测作业流程
无人机航测作业流程主要有航空摄影、空三加密、像控点测量、数据采集、补测和调绘、测图成果精度分析等流程。
3应用实例
3.1测区概况
某城市因建设规划管理需要进行城乡规划测绘工作，测区总面积2.3 km2，此次作业区域内多为农田和村庄，地势平坦，地形以平原为主，交通便利，乡村道路密布，路面状况良好，来往车辆较少，利于野外作业。
3.2航空摄影
本次作业采用华测八旋翼无人机进行执飞，该无人机搭载5个SONY ILCE-QXl数码相机，具有操作模式灵活、飞行性能稳定、续航能力持久等优势，为高效获取高质量倾斜摄影数据提供了可能。选择晴好天气进行了外业拍摄，获取了全作业区航片1385 张，覆盖面积约3km2。
3.3空三加密和像控点测量
为了能更快更好地对无人机航片进行空三加密与正射影像图制作，我们在内业处理的过程中引入DPGrid 系统（网络版），通过自动匹配，快速高效地生成了大量高精度、高强度的模型连接点，通过立体刺加像控，采用光束法区域网整体平差获得了加密成果。本次作业航摄分区时，为确保所有像控点分布均匀，将路网作为摄区的分界线，布设了较多的形状显著的地面像控点，以满足摄区内的最低点的分辨率高于1.5 cm的精度要求。像控点的布设方案为：在每隔八条基线的航向方向和三条航带的旁向方向交叉点各设置一个像控点，重叠范围保证在4～5片以内，这样布设的优势能够保证像控点尽可能的公用，像控点的坐标全部采用SDCORS网络RTK实地进行测量。
3.4 数据采集
采用了多机网络并行计算的方式进行密集匹配，快速高效地生成大量密集匹配点，然后在立体环境下进行密集匹配点编辑，去除屋顶及树等高出地面地物上的点，再结合地貌特征内插生成0.5m 间距格网DEM，最后再检查DEM 点与每个模型的吻合情况，对DEM点与模型不吻合的区域进行了修测，使每个格网点都贴近地表。
根据解算得到的外方位元素成果,利用生成的数字高程模型（DEM）及采集的部分DLG 数据，对数字影像数据进行逐片逐像元投影差改正后，经过镶嵌、剪裁，在DPGrid 系统中自动制作成正射影像图。
3.5补测和调绘
利用拍摄的影像制作工作底图进行外业调绘，补测影像上没有的地物和高程点，以及改正房檐、调查地名等属性信息等。最后利用CASS软件对调绘的数据进行编辑，制作城乡规划测绘图件。
3.6测图成果精度分析
为检测本次测图成果的绝对精度，随机选取测区内125个房角点，利用SDCORS网络RTK和全站仪实地测量其坐标，与从图上量测的坐标进行对比，从统计数据可知，125个房角点的平面位置最大误差为4.3cm、中误差是±2.7cm，对照规范的精度要求，所测量的数据均符合规定。
3.7作业难点与解决方案
（1）单位面积内模型数较多，若采用人工方式添加模型连接点，加密工作量较大。对此，采用了多机、多核网络并行自动匹配的方式，快速高效地生成了大量高精度、高强度的模型连接点。
（2）无人机航片普通存在畸变较大的问题。对此，利用大量均匀分布的高精度、高强度模型连接点进行平差结算，提高了空三加密成果的精度（大部分片上模型连接点在110个点以上）。
（3）若只是平面添加像控点，将导致刺加的控制点精度偏低。对此，采用了立体刺加像控方式进行加点。
（4）局部地方控制点不足，采用了外业补测控制点方式。
（5）单位面积内单片正射较多，加大了影像镶嵌的难度。对此，本项目采用了数字摄影测量网格系统（DPGrid），进行单片正射影像的无缝拼接，提高了成果质量与生产效率。
4结束语
本项目采用无人机航摄系统快速获取DOM 正射影像图，为城乡规划的前期基础性工作的开展赢得宝贵的时间，采用空三成果内业测制大比例尺DLG线划图相对常规全野外数字化测图，工期大幅度提前，测绘成本更低。其主要优点有：
（1）地形图测制速度快、操作简单，成本低，影像分辨率高，成图精度高，减少外业工作，节省了大量的人力、物力，从而提高了经济效益。
（2）正射影像图提供了大量的信息，以直观、详实的影像反映了许多实地踏勘中的盲点。同时，利用数字正射影像图作为规划底图，使规划内容与周边环境的关系更加清晰，在旧区改造、历史古建筑保护、城市重点区域和地区标志性建筑的规划设计中可以发挥十分重要的作用。
（3）无人机航摄系统可以获取多元数据，不仅可为城乡规划、土地、环境、测绘、电力、电信、煤气等部门提供精确、直观、信息丰富、现势性强的基础地理数据，丰富规划、设计、管理的手段与方法，提高管理效率。同时为城市各种地理信息系统提供新型数字测绘产品，充分发挥地理信息系统的作用，为整个城市的建设、管理以及经济的发展作出贡献。
参考文献：
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