引言

傳統(tǒng)的攝影測(cè)量技術(shù)周期長(zhǎng)、成本高,無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的發(fā)展有效補(bǔ)充了傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量的空白,具有廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)具有實(shí)用性強(qiáng)、運(yùn)輸便利、能夠快速到達(dá)指定測(cè)區(qū)、更新陳舊地理資料等諸多優(yōu)點(diǎn),無(wú)人機(jī)航空攝影作為一種新的測(cè)繪手段已經(jīng)不斷運(yùn)用在外業(yè)工作中。本文通過(guò)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量獲取影像數(shù)據(jù),對(duì)獲取的影像數(shù)據(jù)資料通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理,重點(diǎn)突出無(wú)人機(jī)獲取航空影像手段在測(cè)繪生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì),結(jié)果表明無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量生成的數(shù)字正射影像成圖精度可滿(mǎn)足精度要求。

1數(shù)據(jù)來(lái)源

本次試驗(yàn)以拓普康天狼星PRO無(wú)人機(jī)作為航空攝影測(cè)量的平臺(tái),高分辨率航空影像獲取的時(shí)間為2015年3月24日,飛行區(qū)域?yàn)榧质∧车貐^(qū)。本次無(wú)人機(jī)航攝飛行設(shè)置7條航線(xiàn),其中6條航線(xiàn)在研究區(qū)范圍內(nèi),無(wú)人機(jī)飛行速度為80km/h,拍攝約81張航攝相片,分辨率為4592×3448,飛行高度約為187m,飛行時(shí)間約為25min。本次試驗(yàn)高分辨率航空影像以及外業(yè)樣地GPS坐標(biāo)位置點(diǎn)全部轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的坐標(biāo)系下,采用西安80坐標(biāo)系。無(wú)人機(jī)在作業(yè)時(shí)嚴(yán)格按照技術(shù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行航攝飛行。外業(yè)調(diào)查時(shí)間為2015年3月15日一20日,利用GPS、全站儀測(cè)定點(diǎn)位的平面位置和高程,測(cè)定完畢后記錄全站儀讀取的數(shù)據(jù),為內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理做充足準(zhǔn)備。

2外業(yè)工作流程

無(wú)人機(jī)航空攝影所獲得的數(shù)字正射影像圖(DOM)和傳統(tǒng)的地圖相比,具有信息量豐富、直觀(guān)、清晰度高等優(yōu)點(diǎn):無(wú)人機(jī)航空攝影生產(chǎn)周期短,實(shí)時(shí)性好。目前,航空攝影主要用于城市規(guī)劃、國(guó)情和資源普查、地級(jí)管理等。因此,為充分了解無(wú)人機(jī)航空攝影獲取DOM的全部過(guò)程,有效掌握其核心技術(shù)與內(nèi)容,提高工作效率,本文將利用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量獲取影像數(shù)據(jù),將得到的影像數(shù)據(jù)資料通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理,進(jìn)一步研究無(wú)人機(jī)在DOM生產(chǎn)中的應(yīng)用。

目前,無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量基本上使用的都是基于GPS輔助空中三角測(cè)量的方案,外業(yè)工作流程如圖1所示。

3內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

本次無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)處理使用的軟件是拓普康公司設(shè)計(jì)并研發(fā)的MAVinciDeSktop系統(tǒng),可以得到快速可視化的數(shù)據(jù)成果,能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算等高線(xiàn)、坡度和坡向,成果直接導(dǎo)出到CAD中。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的主要工作流程包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、模型定向與生成核線(xiàn)影像、影像匹配與匹配后的編輯、建立DEM及制作正射影像以及圖幅整飾與產(chǎn)品數(shù)據(jù)格式輸出等。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理工作流程如圖2所示。

天狼星PRO無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中,采集相片的同時(shí)進(jìn)行RTK測(cè)量,每張相片的位置信息都具有RTK固定解的精度。數(shù)據(jù)處理過(guò)程中將原始相片信息與地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,通過(guò)整合精密測(cè)量和高精度定位技術(shù),使得天狼星PRO無(wú)人機(jī)在空中即可完成傳統(tǒng)的地面控制。相機(jī)的位置與圖像重疊如圖3所示。

圖3相機(jī)的位置與圖像重疊

像控點(diǎn)的分布與錯(cuò)誤分析如圖4所示,橢圓的顏色代表Z誤差的大小,橢圓的形狀代表X、y誤差的大小,估計(jì)相機(jī)位置由黑色圓點(diǎn)標(biāo)記。

圖5為重建的數(shù)字高程模型(DEM),圖6為已知點(diǎn)圖層與正射影像疊加對(duì)比。

通過(guò)表l精度檢驗(yàn),天狼星PRO無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)完全滿(mǎn)足精度要求,X、y、Z各方向的精度可達(dá)到5cm以?xún)?nèi),滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)于大比例尺測(cè)圖的精度需求。

4結(jié)語(yǔ)

本文構(gòu)建了以天狼星SIRIUSPRO無(wú)人機(jī)為平臺(tái)的航空攝影測(cè)量系統(tǒng),利用得到的數(shù)據(jù)成果,對(duì)DOM進(jìn)行合理分析,在相片上進(jìn)行解譯和量測(cè),處理后的影像精度結(jié)果偏差在5cm以?xún)?nèi),完全能夠滿(mǎn)足精度要求。