无人机航摄（精选6篇）
无人机航摄 篇1
前言
抚顺市是满族的发祥地, 人杰地灵之地, 雷锋的第二故乡。在这片沃土之上, 2009年11月20日, “数字抚顺地理空间框架建设工程设计书评审暨共建共享合作协议签署仪式”在抚顺市友谊宾馆举行。市政府与国家测绘局正式签订了数字抚顺地理空间框架建设工程项目协议, 自此, 数字抚顺地理空间框架建设从准备阶段进入实施阶段。抚顺市成为辽宁省第一个数字城市地理空间框架建设工程试点市。
抚顺是辽宁的第四大城市, 是集煤、油、电、钢、铝为一体的国家重要的工业基地。抚顺市度过了老工业基地城市向资源枯竭型城市转型的艰难时期, 社会经济步入发展的快车道。抚顺人文历史、自然环境资源丰厚, 具有丰富的水资源, 肩负着向辽宁7城市输水的重担。数字抚顺地理空间框架是抚顺市信息化建设的重要基础, 对提高抚顺市公共服务、应急处置以及科学决策的能力和水平具有十分重要的意义。
2011年4月21日, 数字抚顺地理空间框架建设工程省级预验收会议在我市圆满举行。专家组在听取了项目建设工程汇报, 审阅与项目有关的文档材料, 观看抚顺市基础地理信息数据库系统、地理信息公共服务平台以及规划、国土、公众和房产等在线应用系统的演示后, 认为:建设工程完成了设计书规定的各项任务, 达到了预期目标, 一致同意通过预验收。
数字抚顺地理空间框架工程建设完成后, 将通过信息提取、要素扩充、数据重组, 来开发网络服务, 为政府决策和百姓生活服务。
一、地理信息采集系统
1、无人机简介
无人机是一种由动力驱动、机上无人驾驶、可重复使用的由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器, 具有遥控、半自主、自主三种飞行控制方式。它最早出现于20世纪20年代, 当时是作为训练用的靶机使用的。
无人机是航空、计算机、微电子、自动化控制、通讯、导航、3 S等技术的集成应用。
无人机的飞速发展和广泛运用是在海湾战争后。以美国为首的西方国家充分认识到无人机在战争中的作用, 竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上:地面操纵员可以通过计算机检验它的程序并根据需要改变无人机的航向。
用于测绘的航空测绘系统组成如下:无人机航摄系统基本构成包括飞行平台、飞行导航与控制系统 (以下简称飞控系统) 、地面监控系统、任务设备、数据传输系统、发射与回收系统、地面保障设备。
(1) 机载飞控系统主要包括飞控板、惯性导航系统、GPS接收机、气压传感器、空速传感器、转速传感器等部件。
(2) 地面监控系统主要包括无线电遥控器、RC接收机、监控计算机系统 (图2) 、地面供电系统以及监控软件。
(3) 数码相机控制系统是指控制与管理数码相机的装置, 由软硬件组成,
(4) 发射与回收系统包括无人机发射系统部分和回收系统部分。
(5) 地面保障主要分为运输保障设备和航摄作业保障设备。运输保障设备是指用于无人机航摄系统设备和部件运输保障的包装运输箱, 系统主要设备和易损部件应配备专用包装运输箱;航摄作业保障设备是指保障无人机航摄工作正常开展所需的设备器材, 主要是指野外装备, 其种类和数量根据实际需求确定。
2、无人机航摄系统
以无人机为飞行平台、以影像传感器为任务设备的航空遥感影像获取系统。
(1) 系统功能
(2) 数据传输系统分为空中与地面两个部分。空中部分主要包括数传电台、天线、数传接口等;地面部分主要包括数传电台、天线数传接口等。
(3) 成果处理及提交
3、应用
无人机具有以下优势:更强的机动性;重量更小;更好的空气动力;不会让相关人员疲劳;耗资更低;更适合较危险的飞行任务。
3月10日云南盈江地震灾情发生后, 装载有低空无人机航摄系统的测绘应急车连夜赶赴盈江县实施无人飞机航拍任务。3月11日上午, 第一架无人飞机于9:00在盈江县城顺利起飞, 对灾区全境进行了长达50分钟的航空摄影, 成功获取到盈江灾区首批震后20平方千米、1000多张0.1米的高分辨率航空影像。3月11日下午, 无人飞机再次起飞, 成功获得第二批航空影像数据并在第一时间传回北京。
此外, 无人机的应用领域还有:
(1) 森林
(2) 土地监管
(3) 水域勘查
(4) 城市总体规划
(5) 数字城市平台数据采集
(6) 其他
二、数字抚顺之处女航
2011年5月X日, 在抚顺市南部实施了无人机首次飞行。
1、目的
(1) 数字抚顺平台数据采集
(2) 规划空白区基础数据提供
2、测区概况
(1) 地理位置
(2) 地貌概况
(3) 人口
(4) 规划前景
3、数据采集记实
(1) 起飞选址
(2) 飞行参数
(3) 数据处理检查及提交
三、结束语
无人机在我市的应用, 填补了我市无人机测绘方式的空白, 充实了我市基础测绘数据采集的方式, 大大加强了数据更新能力, 各种数据监管机制, 将为我市动态地质灾害监测、违法土地利用的监管提供快速反应。
摘要：无人机以其驽驭灵活, 费用低等优点而正在被逐渐推广, 得以应用。城市建设与地理信息平台建设过程中都需要有快速地理信息数据采集、处理、应用机制。无人机无疑成为其独一无二之首先模式。本文简介其常识及在我市的处女航。
关键词：无人机,导航,航线,航高
参考文献
[1]无人机航摄作业规程 (试行)
[2]无人飞艇航摄系统操作规范
[3]无人机航摄安全作业基本要求.C H/Z3001—2010
[4]无人机航摄系统技术要求
[5]低空数字航空摄影规范.CH/Z3005-2010
无人机航摄 篇2
1 低空无人机航摄遥感测绘技术主要运用领域及发展现状
随着国家对无人机航摄遥感测量研究的不断深入, 无人机已经突破了传统有限侦查的功能局限, 并结合摄影测量技术与现代遥感技术成为国家航空遥感监测体系的重要补充, 得到广泛的实际运用。相对于打飞机航测与航天摄影而言, 无人机低空航摄在局部区域的测量方面具有突出的优势, 能够快速获取高分辨率遥感影像。随着信息化建设的不断推进, 卫星遥感影像等技术在大面积1::5000~1:25000数字化测绘产品生产中的运用愈加成熟, 然而在1:500~1:2000比例尺的高清测绘方面依旧没有获得突破性进展。但我国城市信息化建设、公共安全信息化建设需求的不断增大, 对1:2000以上的数字化测绘产品需求越来越大, 要求也越来越高。在这种背景下, 无人机低空航摄遥感测绘技术成为解决这一问题的关键。
从国际范围看, 既有全球鹰搭载SAR进行遥感航摄, 也有低空无人机加载高精度POS, 但在国内范围而言, 由于POS高昂的造价限制, 目前加载高精度POS的无人机尚不多见。自2009年起, 我国国家测绘局航测遥感院并联合国内知名大学及研究中心进行深入研究, 取得不错进展, 比如我国测绘部门普遍配发的UAVRS-10B等型号的无人机, 加载5kg、1.5h的佳能5DMARKII相机, 在应急保障、区域测绘、目标定位等方面提供了保障。
2 无人机低空航摄测量的优势与特点
2.1 高效快速, 机动灵活
无人机低空航摄具有高效快速、机动灵活的特点, 并且其具有较高的安全性。无人机不需要人工驾驶, 并且受空中管制和天气因素影响较小, 特别适用于局域性、突发性应急事件, 能够在恶劣环境下很好的完成拍摄影像。在时间紧、情况特殊、任务紧的应急测绘项目中, 无人机低空航摄遥感测绘技术能够起到很好的作用, 能够在短时间内快速获取高清晰影像数据, 比如地震、山体滑坡、森林火灾等自然灾害, 无人机遥感测绘具有极大的优势。此外, 无人机具有机身设备轻便、运输灵活的特点, 对起降场地与方式的要求很低, 并且装备安装、调试、作业快捷, 极大的提高了测绘实效性。
2.2 低空作业, 高分辨影像
无人机轻便快捷的特点能够使其在超低空进行作业, 不会受到云层遮挡的影响, 并且在超低空状态下拉近了与地表的距离, 使其可以获得多角度、高分辨率影像数据。无人机低空飞行的高度可达到50~100m, 获得1:1000的测图精度, 达到0.1~0.5m的精度范围, 完全展现了低空无人机航摄遥感测绘的突出优点。低空无人机遥感测绘采用即时通讯的方式, 航摄数据能够即时传输到地面操控中心的计算机系统进行分析整合, 借助相应的计算机软件, 快速获得测绘产品。
2.3 运行成本低, 周期短
由于无人机不需要建设专门的起降场地, 大大降低了建设成本, 并且无人机航摄遥感测绘系统的使用成本较低, 作业过程中的耗费低, 相对于其他集中航空测绘而言, 极大的降低了运行成本。此外, 无人机操作简单, 使得操作员的培养周期较短, 减少了人工成本。无人机低空航摄多用于面积较小、大比例尺的情况, 机动性与快速经济的特点使其作业周期较短, 作业效率较高、作业精度较高, 同时也降低了作业成本。
3 低空无人机航摄测量影像数据处理
低空无人机航摄影像数据不能直接形成测绘产品生产, 需要经过相关软件进行数据处理才可。低空无人机航摄得到的影响数据并不规则, 相片数量多, 且影像之间的倾角不具有完全规律性, 无法直接实现自动连接配准, 这就需要借助影像数据处理软件进行处理。目前我国常用的影像数据处理软件有中国测绘科学研究院的Pixel Grid系统、武汉大学与适普公司联合研发的DPGrid系统等。
在无人机获得大量的航摄影像数据后, 数据处理软件的主要任务是完成数据的参数精化与DEM/DOM制作。首先将无人机获得的影像数据与GPS/POS数据下载到数据处理系统中进行简单的数据组织整理和智能匹配, 结合GPS/POS获得精确的影像内外方位元素。然后在精确影像内外方位元素的引导下, 利用密集匹配技术获得三维DSM点云数据, 并进行滤波与分类处理, 剔除干扰性的点, 得到DTM点云, 内插获取规则格网的DEM成果。最后, 对影像进行辐射空三处理与颜色修正, 并对影像进行编辑检查获得高质量的DOM成果。
4 无人机低空航摄测量在测绘领域中的运用前景
无论从国家发展规划还是从近些年的发展趋势来看, 我国正处于快速发展时期, 带动着各行各业向更高标准发展。城市建设、公共安全、应急事件等都离不开测绘技术的大力支持, 尤其是应急性自然灾害的灾后处理、信息化城市建设等方面, 对低空无人机航摄遥感测绘技术的依赖更大, 因此大力发展低空无人机航摄遥感技术, 为国家建设提供实时地理信息数据, 为领导决策提供支持具有积极的现实意义。
参考文献
[1]吕庆海.谈低空无人机航摄遥感在测绘领域的应用[J].黑龙江科技信息, 2014 (9) .
[2]蔡世鑫, 李之琼.浅析测绘领域中低空无人机航摄遥感的运用[J].科技资讯, 2014 (5) .
无人机航摄 篇3
在科学技术发达的美国和日本对利用无人机航摄技术进行自然灾害调查进行了深入的研究, 结果表明, 对于危险区域的航拍任务无人机航摄系统有着绝对优势。
国内方面, 无人机航摄系统在1:2000及更小比例尺地形图测绘应用中已较广泛研究。但仍有不足之处, 其在更大比例地形图测绘, 特别是1:1000山地及丘陵地形图测绘方面还有许多有待完善的地方, 本文将通过实例对无人机航摄系统在山地1:1000地形图成图精度进行分析, 为无人机航摄系统在山地1:1000地形图测绘提供生产实践经验。
无人机航摄系统的构成及本文技术路线
无人机航摄系统的构成
无人机航摄系统是以固定翼无人飞机或无人驾驶直升飞机为飞行平台, 具备自动巡航功能并能够搭载传感器系统, 可获取满足测绘行业应用要求的航片并能进行后续3D产品生产的综合数据生产系统。无人机航测系统组成:主要由系统硬件设备、影像处理系统、信息分析系统、业务运行保障系统等组成。
1.系统硬件设备:无人机飞行平台、飞行控制系统、地面监控系统、发射与回收系统;遥感任务设备、任务设备稳定装置、影像位置和姿态采集系统等。
2.影像处理系统:影像数据快速检查、纠正、拼接;DOM、DEM、DLG生产等。
3.信息分析系统:信息提取、信息分析、报告自动生成、数据管理与检索等。
4.业务运行保障系统:野外装备、技术标准、技术规范、与各领域业务运行相结合的软件开发和技术流程制定。
1.2本文的技术路线
选取特定区域, 用天狼星无人机航摄系统获取待测区域的DOM、DEM、DLG数据。
采用人工RTK的测图方法, 测量出待测区域的1:1000地形图。
将两类方法获取的地形图进行对比分析, 得出天狼星无人机航测图的成图精度。
实例分析
在实际测图中, 丘陵和山地区域地形高低起伏不定, 加上植被的覆盖情况千变万化, 严重影响无人机测图精度。因此, 本文选取丘陵地区1.8km的带状地形作为实验区域, 对天狼星无人机测量的1:1000地形图进行精度检测。所选区域地势起伏不定, 土地利用情况较复杂, 主要有:耕地, 园地, 林地, 住宅用地, 交通用地及其它。在成图精度进行检测时, 利用无人机航摄系统制作1:1000地形图, 与利用RTK人工测量该区域的数据进行比照, 得出航测成图的平面与高程精度, 具体实验的步骤如下:
利用天狼星无人机对所选区域进行航测, 然后利用天狼星无人机自带的航摄系统对航测得到的遥感影像进行处理, 生成DOM和DEM。
通过编程和CASS软件读入交换文件功能实现DEM数据的提取。
将提取的DEM数据和生成的DOM数据共同加载到南方CASS软件里, 利用人工绘制生成1:1000地形图。
将该区域RTK人工测量的地形图与天狼星无人机航测图进行对比。得出天狼星无人机航测图的成图精度。
天狼星无人机成图的平面精度检测
本文在对天狼星航测图的平面精度进行检测时, 选取的检测点是房屋拐角和围墙角。对实验区域地形图均匀选取房屋拐角和围墙角的个数为20个, 20个房屋拐角和围墙角的平面误差分布如表1所示。
由表1可以看出, 天狼星无人机航测1:1000地形图的平面相对中误差为0.175m, 满足1:1000地形图测量规范要求。
天狼星无人机成图的高程精度检测
本文对天狼星无人机航测图的高程精度进行检测时, 根据不同的土地利用情况, 分别对交通, 耕地, 园地和林地的高程进行检测。在检测前, 首先将RTK人工测量的高程点展到CASS里面, 然后再通过编程再结合CASS软件读入交换文件功能, 从航测DEM数据中提取出与人工测量坐标一致的航测高程点, 最后在不同土地利用类型中, 分别随机抽取平面坐标一致的两类高程点数据, 抽取数量均为20个高检测程结数果据如, 表由2中。误差计算公式, 最终所得高程
由表2可以看出:天狼星无人机航测生成的1:1000大比例尺地形图的高程精度, 部分可以满足测量规范的要求。满足测量规范要求的是耕地和交通用地;不满足测量规范要求的为园林和林地。由此可以看出, 地表植被越高其高程精度越差, 地表无植被或植被覆盖越低, 其高程精度越高。究其主要原因是植被覆盖地表时, 无人机航测后, 通过空三加密计算出的高程是植被顶端的高程, 植被覆盖越高, 计算出植被顶端的高程值就大。这与摄影测量的理论结果相一致。
结语
无人机航摄 篇4
1 无人机体的技术特点
(1)机动快速的响应能力。无人机是低空飞行,空域申请便利,对天气条件的要求不是很高。飞机可在短时间内完成升空准备,无需跑道,操作简单,运输便利,可迅速到达指定工作区设站,往返多次,完成测绘任务;(2)高分辨率图像和高精度定位数据获取能力。系统可获取超高分辨率数字影像和定位数据,可进行多角度摄影,具备数据快速处理、应用分析以及与其他数据源的快速融合处理功能;(3)成本低廉,易于维护。无人机低空遥感系统购置费用较低,且运营成本、维护成本和操作成本都很低。
2 无人机在豫北矿区的测绘
2.1 矿区概况
本次作业是对豫北某矿区进行大比例尺地形图的测绘工程。主要成果有:(1)矿区1∶2000地形图测量;(2)矿区控制点成果;测区总面积约40平方公里。本次测量采用国家统一基准和有关技术规范。
本次作业采用EBee低空无人机,该机翼展96厘米,起飞重量630克,飞行时间45分钟,抗风能力达45km/h(12m/s),航速为36-57km/h,无线通讯距离3 km,内置16MP高清晰度相机,软件包包括PostF light Terra 3D,可生成高精度具有地理参考框架的正射影像和数字高程模型(DEM)。
2.2 RTK矿区控制测量
本次测量利用已知E级GPS控制网资料,结合河南省CORS系统进行联测校正点,得出CORS系统在豫北地区的坐标精度,完全可以满足本次测量精度要求。逐利用RTK平面一级控制点可以逐级布设、越级布设或一次性全面布设,每个控制点宜保证有一个以上的通视方向。使RTK平面一级控制点应控制到测区边界,分布基本均匀,控制点应选在视野开阔、基础稳固、能够长期保存的地方(点位应远离大功率无线电发射源和高压输电线)。
RTK在高程控制点上采用局部精化水准面模型是通过地球重力场模型与GPS/水准相结合确定大地水准面用水准点上的高程异常拟合区域大地水准面模型时,先移去地球重力场模型,然后,对剩余的高程异常值利用曲面进行拟合和内插,在内插点上再利用重力场模型把移去的部分恢复,得到该点的高程异常值。
结合以上方法,用RTK测量像控点的基本思路也是利用现有的地方控制网资料与结合实地多点联测WGS84数据,求取本地坐标转换参数,应用于像控点的测量。
2.3 无人机的野外航拍
(1)规划航线,设定作业区域。根据作业区的范围要求,利用无人机飞控软件eM otion 2.0,在联网状态下自动连接Google地球,在充分考虑地形条件的情况下,设定作业半径3公里以内、飞行高度200米至400米之间、航向重叠率70%-80%、旁向重叠率30-40%,分辩率设为4厘米至8厘米为宜,选择好飞行模式,每次的作业面积在1至2平方公里,按照距形带状飞行,把所有选定好的飞行区域一块一块标到工作用图上;(2)像控点选取、测量。根据规划好的航线,由外业像控小组实地做像控点,由丰富航测经验、判图能力强的人带组,像控点的标志统一制作成大小在50厘米左右的十字型,旁边用红色油漆涂上点名,以便有内业选择像控点时容易确认。像控点的布点要求,一般根据所需求的正射影像图的比例尺大小,选择合适的间距,由于此项目为石灰岩露天矿区,可以选择在矿区的已有道路和作业平台上布设像控点,控制点考虑地形因素应适当加密,以满足正射影像图航飞的精度要求。像控点做好后,应立即进行航拍,以免做好的像控点遭到破坏。在航拍完成后,检查一下照片上的像控点是否有遭到破坏的情况,如果有,可以利用照片中其它明显的地物进行补充像控点。(3)数据传输、存储。在飞行完一次的任务后,应将飞机上的飞行姿态数据BBX和相机内JPG格式的照片传入电脑内,分别以日期和第几次命名,以防数据量大而发生错误。
2.4 内业生成正射影像图
(1)打开内业处理软件Postflight 2.2.6,将BBX、JPG导入生成P4d文件;(2)将外业采集的线控点坐标成果导入Postflight 2.2.6,首先选择好坐标系和中央子午线,利用软件自带功能将照片拍到的线控点与坐标点一一对应,即完成线控工作的点对工作。在做线控点与坐标点对点时,每个像控点不少于六张照片,以提高正射影像图的质量;(3)完成线控点的点对工作后,即可以自动进行计算,第一步:空三加密。第二步:生成正射影像图。第三步:生成点云数据,即高程模型。内业处理完毕。
2.5 空三加密
关于空三加密可以分为三步。第一步:使用先进的自动空三测量(AAT)和光束法平差的软件自动在原始影像上提取特征点来计算正确的位置和参数。将处理结果,一些参数如外方位元素,像元大小,焦距等信息导入到全数字摄影测量工作站适普(VirtuoZ o)或者Map Matrix(航天远景)中,生成模型质量可靠,无视差,前后及上下相邻模型之间也都无视差,高程稳定,且影像分辨率也很高;第二步:生成致密的和过滤后的点云数据及工程文件格式有.ply和xyz;第三步:自动拼接生成DSM(数字表面模型)和DOM(正射影像图),文件格式是.TIF和坐标文件.tfw,利用CASS7.0数字成图软件对高程文件及正射影像图进行套合,对地物按属性进行矢量化,最终生成1∶2000地形图工作底图。
2.6 地图成果检查
完成矿区1∶2000地形图,对测量成果进行抽检,包括有平面精度,高程精度,地貌地物的图形表示等。经检查,本次测量项目的1∶2000地形图成果,GPS控制点网成果,GPS控制点之记成果,内容详实,精度可靠,符合国标GB/T7929-2007《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》;行业标准CH/T-2009《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》与国标GB 50026-2007《工程测量规范》等有关技术规范。
3 结束语
通过本次工程的验证,利用无人机低空摄影的方式获取的DEM和DOM数据精度较好,能够满足成图要求为了加快作业方法的效率,探讨了RTK结合无人机低空摄影测量作业模式的作业流程,在无人机航飞时,同步进行RTK碎步测量,测量目标主要以影像未能分辨的管线设施,如通信线、地下水管、光缆等设施,通过自动编码的方式绘制采集的数据信息。在实际任务中,利用该作业模式,一方面确保了数据的准确性和完整性;另一方面在RTK测量时,由于在实地勘察过地形,能够减少外业调绘工作,降低内业成图时的判绘难度。
摘要：低空无人机航测系统具有受地面状况影响较小、作业方式灵活快速的特点。目前在测绘及小面积高分辨率地理信息数据快速获取等方面已起到越来越重要的作用,达到快速测绘的目的。本文介绍了无人机低空航测系统的概况,结合RTK技术,以豫北地区矿区地形测绘项目为例,阐述了低空无人机航测系统进行地形测绘的流程及方法。
关键词：无人机航测,地形测绘,TRK技术,快速测绘
参考文献
[1]杨瑞奇,孙健,张勇.基于无人机数字航摄系统的快速测绘[J].遥感信息,2010(3):108-111.
[2]陈玲,潘伯鸣,曹黎云。低空无人机航摄系统在四川地形测绘中的应用[B].城市勘测,2011,(05).
[3]何敬,李永树,鲁恒.无人机影像地图制作实验研究[J].国土资源遥,2011(4):74-77.
无人机航摄 篇5
1 无人机航飞影像获取
无人机属低空飞行器,飞行高度有限,抗风能力差,应在计划工期中选择适合的气象条件,使用无人机搭载航摄仪拍摄项目区的航飞影像。
1.1 无人机航摄设计
1.1.1 地面基站布设
无人机地面基站主要实现控制无人机飞行轨迹、航空摄影地面监测等。基站点位应选择在地物特征明显且易于保存的点上,同时避开大面积或光滑地表面等强反射面及大型建筑物等强反射源。
基站设置时应检查邻近200m内是否有电台、雷达站、微波中继站等电磁波强辐射源,在30m内无高压线和微波无线电信号传送通道。
航摄前基站之间应进行2次联测,每次联测时间不少于12h,数据采样率为15s;最小卫星数不少于5颗,卫星截止的高度角为2°。
基站数据处理选用摄区附近GPS连续运行参考站作为基础控制,星历采用精密星历,通过精密数据处理得到地面基站的精确坐标。
1.1.2 检校场布设
每个检校场需布设6个平高控制点和2个检查点,可选择影像上能明确辨认的地物进行刺点,采用GPS-RTK测量上述点位的平面和高程。检校场控制点需进行等外或以上水准联测,检校场控制点测量时应在现场填写点之记,并在点之记上绘制地标点鸟瞰图。
航摄时每个架次都必须行经检校场,每个摄区使用离其最近的检校场,航摄参数与航摄分区参数一致,同时地面GPS基站同步观测。
1.1.3 航线方案设计
按GB/T(6962-2005)、GB/T(15661-2008)、GB/T(19294-2003)的相关要求执行,利用摄区已有的地形图、遥感影像等信息,认真分析摄区的空间分布特征,为各航摄分区进行航线敷设。
航线敷设一般按照东西方向,对个别航线增大其重叠率。
1.1.4 质量要求
对航摄成果要及时检查,对于不满足成果要求的区域进行补摄与重摄。
1)旋偏角一般不大于15°,在像片航向和旁向重叠度符合规范要求的前提下,最大不超过25°;
2)当相邻像片完全无重叠或重叠处完全被云雾遮挡应重摄,如果设定的重叠带恰好全部落水时,则不予重摄;
3)由于海平面或海滩造成大面积反光,无法进行立体模型连接时,应重摄或补摄;
4)GPS数据失锁问题造成整条航线不能测图,应重摄或补摄。
1.2 外业像控点采集任务
采用GPS-RTK进行像片控制点的联测,提供三维坐标。控制测量基础数据采用精度不低于四等平面和四等水准高程精度,每一次新设基准站时均应检核一个平面点坐标和水准点高程,检核点平面精度为一级导线精度。
1)在影像上选取影像清晰、易于判别、交通便利的明显特征点,并读取概略经纬度。
2)点位应尽量选择在高程变化不大的地面上,选择在接近正交的线状地物交点和拐点上,以及影像清晰的明显地物点或固定点状地物上。
3)当内业预选点位难以测量时,在确保纠正精度的前提下,允许根据实地情况在预选点附近调整点位。
4)平高点尽量刺在矮墙、低房、平地上,高程点、检查点刺在空旷的平地上,便于观测并提高高程精度。所有的点位应避开高大的楼群、高压电线、发射塔、高大树木等对GPS信号接收有影响的障碍物。点的位置还要有利于交通、人和仪器设备的方便。
5)平面控制点和平高控制点对最近基础控制点平面位置中误差不超过地物点平面位置中误差的1/5,高程控制点和平高控制点相对邻近基础控制点高程中误差不超过基本等高距的1/10。
1.3 航空影像采集
无人机航空摄影是土地确权项目的第一道工序,其获取的影像质量对后期数据处理将产生直接影响,严格的质量控制和缺陷补救措施至关重要。对超高大建筑应事先调查测算,在设计阶段对航线采取加密等处理,以确保达到逼真正射效果的等质量要求。在高层建筑密集区域,进一步增加航线密度,减少航摄角,确保该区域高层建筑最大倾角在垂直飞行方向不大于6°,在飞行方向不大于3°的准真正射效果。
2 DEM与DOM的制作
2.1 GPS辅助空中三角测量
GPS辅助空中三角测量是利用载波相位差分GPS动态定位技术,精确地获取曝光时刻摄站点的空间坐标,将GPS获取的摄站点坐标作为解析空中三角测量的非摄影测量观测值,与摄影测量观测值进行联合平差,实现空中三角测量。包括检校场航片扫描、检校场空三解算、DGPS数据处理、偏心角系统误差改正以及每张像片外方位的元素解算。GPS辅助空中三角测量流程如图1所示。
2.1.1 加密区的建立
设置摄区的各项参数,按照航飞的实际情况设置各项参数,主要参数包括航摄仪焦距、像主点坐标、航高、像幅大小等;建立航摄区各条航线,并设置各航摄区的分行方向等;对于DGPS辅助空三需要将DGPS数据导入。
2.1.2 自动相对定向及模型连接
一般软件支持在标准点位上自动匹配相对定向点,然后进行模型连接,以建立整个加密区的关系。自动匹配时一般采用三点位或五点位。
2.2 DEM制作
DEM是按比例尺要求的格网进行采样。DEM存储由起始格网点起,按照从西向东、由北向南的顺序排列。
2.2.1 范围定义
为缩短匹配时间,降低DEM重复编辑的工作量,在进行匹配及工作前,应先定义工作区范围,工作区范围定义以保证相邻模型有重叠、又不会使影像出现漏洞为原则。
排除非自动匹配区域,即排除影像不适于经匹配自动生成数字高程模型的区域,如湖泊等大面积水体、常年冰雪覆盖区域和影像中被云层覆盖的区域。
将不适于经匹配自动生成数字高程模型的区域定义为空白区域,在所获取高程数据源出现局部中断的情况下使用。
2.2.2 特征点线量测
对于静止水面,精确量测水位高程,采集水岸线图像,整个水域范围按此高程构建平三角,使该水体范围内的DEM高程值一致。双线河内的DEM高程自上而下平缓过渡,准确量测保证高程值低于两侧地形高程;较大的江河湖泊地段,将摄影时期水文资料直接参与平差,或在全区平差计算后,在立体环境下加减配赋改正,其改正数不大于1/2加密点高程中误差。
2.2.3 DEM的生成及检查编辑
该步骤主要是把自动生成的数字高程模型(物方编辑)或自动匹配结果(像方编辑)叠加于立体像对上,由作业员在立体观测条件下目视检查,重点检查有无粗差点,并对粗差点进行编辑。编辑方法可视具体情况采用如下方法:
只有少量DEM格网点高程需要编辑时,可采用单点编辑法对格网点高程进行重新量测,精确切准地面;当某个区域高程需要编辑时,可将区域划分成若干个高程面,选择不同的高程面,进行平滑或拟合处理;对于平顶建筑物、机场、道路等高程一致的高程面,可精确选择区域边界,进行置平或赋值处理;位于空白区域的格网应赋予高程值-9 999,并对空白区的处理做详细记录。
2.2.4 DEM拼接
采用专业软件对分区的DEM进行拼接。相邻DEM应有重叠区域,且接边后不出现裂隙现象;DEM重叠区域的高程值应保持一致;制作DEM的完整元数据,并将数据的地理基础、精度、格网尺寸等信息做详细记录。
2.2.5 DEM标准分幅裁切
DEM制作完成后按成图比例尺要求进行数据分幅和编号,格网间隔按对应比例尺设置。分幅裁切采用专业软件批量处理。
2.3 DOM制作
航空DOM的制作主要采用空三方法进行区域网平差,通过立体像对获取DEM数据,采用单片微分纠正方法获取正射影像,通过对影像的镶嵌和分幅形成最终成果的正射影像。
2.3.1 影像纠正
当航片纠正有外方位元素和DEM的情况时,可采用单片微分纠正算法进行纠正。
由于采用了多相机合成技术及数码航摄技术,在航摄区较平坦的情况下,航片纠正可以采用隔片纠正方法。由于相邻航片的重叠度为60%以上,隔片影像的重叠度为10%,因此,在地形变化不大的区域可以采用隔片纠正,以减轻影像拼接的工作量。
2.3.2 影像调色
由于航片数量较多,每个测区都会有成百上千张影像,因此,采用人工调色不仅工作量大,而且不能保证多人调色效果的一致性,即使是同一个人调色,其在不同时间、不同疲劳程度上的调色效果也不能保证完全一致,因此,一般采用软件进行调色。
2.3.3 DOM镶嵌成图
镶嵌前进行重叠检查,镶嵌时应尽可能保留分辨率高、时相新、云雾量少、质量好的影像,镶嵌处无地物错位、模糊、重影和晕边现象。平原应选择在线状地物或地类明显的边界处,山区应选择在山脊线处。
叠加相邻纠正单元,采用“拉窗帘”方式逐屏目视检查相邻纠正单元间重叠区域的精度,若同名地物出现“抖动”或“错位”现象,则量测该处同名点误差,两者相对精度应满足相关技术要求。
镶嵌方法是首先进行接边检查与纠正,在满足重叠限差的基础上,为避免线状地物的接边出现重影等因素,采用相关软件在接边处选取同名点,进行接边纠正。接边纠正采用相邻影像在重叠过渡区内各纠正一半的原则进行纠正。同时检查重叠区色彩,重叠区为同时相,重叠区颜色要一致,不同时相,不要求一致,但亮度及对比度应大致相当,如图2所示。
接边纠正完成后,按照镶嵌线方法镶嵌,镶嵌线选择在平原地区,沿线状地物或地类边界等明显分界线,山脊线勾绘。
2.3.4 DOM标准分幅裁切
根据要求按照国家基本比例尺地形图标准图幅满幅裁切,对于涉及国界及海域的图幅,其数据在有效覆盖我国境内区域或陆地区域条件下可出幅外延覆盖范围。
利用DOM标准分幅裁切软件即可自动进行标准分幅裁切。
3 农村土地承包经营权确权界线采集
3.1 内业采集
界线的内业采集是以调查底图上标绘的地块边界为依据,在计算机上以正射影像为背景进行精确的地块多边形采集,并输入地块属性信息,如图3所示。
3.2 采集要求
要做到要素无错漏、不变形、不移位,采集依比例尺表示的符号时,应以测标中心切准其定位点或定位线。应特别注意道路两边设施无丢漏,且测量精确,如图4所示。
3.3 采集步骤
地块边界采集应以遥感或航飞影像的上判读地块边界为准,以影像底图上的地块标绘为参考依据,进行准确的矢量化工作。
3.4 内业采集质量标准
在地块采集时应适当放大窗口,准确进行地块采集。地块之间的公共边界区要进行边线或内点的捕捉、绘制,地块边线绘制在保证准确的前提下,还应注意平直、整齐,保持图面美观、整洁。所有的地块应采集为独立多边形,多边形之间不应有重叠、重复、交叉等。
如在调查底图上标记有地块信息,则在地块绘制时应对这些信息进行参考并结合影像进行地块多边形绘制。村内线村际之间的地块多边形应注意接边,避免多边形压盖等问题的出现。
4 结束语
高分辨率影像获取和加工是农村集体土地承包经营权确权登记发证工作的重要环节。采用无人机获取航摄影像是经济、适用、可行方法之一。受无人机和摄影相机的自身条件限制,影像质量不同于专业航摄飞机和专业航摄仪所获取的影像,在影像处理方面应格外注意。本文提出的作业方法经过多个项目区实践检验,效果良好,可供借鉴。
参考文献
[1]李德仁,李明.无人机遥感系统的研究进展与应用前景[J].武汉大学学报(信息科学版),2014,39(5):505-511.
[2]刘军,许志华,刘小阳,等.基于无人机遥感影像拓扑分析的三维重建[J].测绘工程,2014,23(8):32-35.
[3]邵金强,罗菲,张磊.无人机航测技术及其在土地整治项目中的应用探讨[J].科技视界,2014(1):405-406.
[4]刘彬,陈向宁,郭连鹏.无人机海量遥感影像快速自动拼接算法研究[J].武汉大学学报(工学版),2015,48(2):263-268.
[5]乔国娟.如何做好农村土地承包经营权确权登记颁证工作[J].吉林农业,2015(5):76-76.
[6]孙磊,郭海涛,李传广,等.大区域无人机影像数据的快速几何处理[J].测绘工程,2016,25(3):35-40.
无人机航摄 篇6
云南省是一个山区省份, 其国土面积94%为山区, 且高差比较大, 植被茂盛, 采用传统人工测量, 效率较低, 成本较高。随着全省经济建设的进一步发展, 对地形图的需求更高。使用低空无人机航摄系统测地形图, 作业效率可以显著提高, 不仅仅能满足其精度要求, 还能同时提供正射影像图和测区三维立体图, 为后期各项工作的开展提供了扎实的基础。本文首先通过实例介绍无人机低空航摄系统测绘地形图的作业流程和关键技术, 进而验证无人机低空航摄系统测绘山区地形图的优势。
1 无人机低空航摄系统组成
无人机低空航摄系统是以无人机为飞行平台, 利用高分辨率相机系统获取遥感影像, 利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取, 同时实现航迹规划和监控、信息数据压缩和自动传输、影像预处理等功能, 是具有高智能化程度、稳定可靠的, 具有较强作业能力的低空遥感系统[1]。系统主要由飞行平台、自驾系统、航摄系统和后期相关处理软件组成。
1.1 飞行平台
本文所述无人机飞行平台为国遥万维公司生产的“快眼Ⅱ型”无人机, 机长1.8 m, 翼展2.3 m, 机高0.49 m, 安全飞行海拔高度不高于4500 m, 续航时间约1.5h-2.0h, 巡航速度为108 km/h, 载重5 kg, 起降方式为滑跑或者弹射伞降。
1.2 自驾系统
自驾系统采用普洛特无人飞行器科技有限公司的UP30飞控系统。该系统包含:机载飞控、地面站、通讯设备。作为无人机的飞行控制核心设备, 其主要任务是利用GPS等导航定位信号, 通过测定无人机在飞行中的俯仰、横滚、偏航、位置、速度、高度、空速等信息, 以及接收处理地面发射的测控信息, 对无人机进行数字化控制, 控制无人机按照预定的航迹飞行, 使其具有自主智能超视距飞行的能力。地面控制系统软件在无人机飞行前进行任务航线规划, 在飞行过程中显示飞行区域的航迹、电子地图以及飞行参数和飞机的姿态等参数。飞行过程中, 所有飞行参数和导航数据可实时下传。操作者可在地面计算机上监视飞行状态, 可根据航迹规划和路径调整来控制各种任务的执行。
1.3 航拍摄像系统
无人机平台搭载的航摄仪有佳能5D MARK系列、尼康D800系列、飞思和哈苏等一系列航摄仪。但从安全和经济角度, 市场上主要用佳能5D和尼康D800系列, 镜头一般有:24mm、35mm和50mm定焦镜头。本项目采用佳能Canon EOS 5D Mark III和24 mm定焦镜头。
1.4 影像处理软件
目前市场上无人机影像处理的软件比较多, 本项目影像后期处理软件采用武汉大学开发的DP-G rid低空航测数据处理系统软件, 立体采集、编辑成图采用适普公司的全数字摄影测量Virtuo Zo和清华山维的EPS软件完成。
2 生产作业流程
低空无人机航摄系统作业流程分为航摄外业和内业数据处理。
2.1 航摄外业流程
与传统航测相同, 低空无人机航摄同样需要进行航线设计、航摄飞行、质量检查、补飞或重飞、像控测量等步骤。所不同的是, 无人机航摄的航线设计由于面积小, 故无需考虑地球曲率的变化;航摄质量的检查在航摄现场就能完成。
2.2 航摄内业流程
航摄内业流程如图2所示, 其中DLG制作采用“先内后外”的作业方式。先内业后外业的作业流程是先在室内利用已有的影像对地物实行判读和采集, 然后再把内业初步生成的DLG成果叠加到DOM上制作调绘片, 供外业到实地进行调绘, 对内业的采集结果进行校对和更正, 最后再对外业的成果进行整理编辑成图。
3 应用实例
本文以宁洱县梅子乡中低产田改造项目地形图测绘为例, 项目区最高点海拔1300 m, 最低点海拔1000 m, 地形比较复杂, 植被主要以灌木、树林为主。项目区面积7平方公里。测区条件较复杂, 采用传统测量技术, 作业效率较低, 所以采用无人机低空航摄系统进行。
3.1 像控测量
测区主要以树林和植被为主, 不易选像控特征点, 故采取先布设像控, 后进行无人机航拍方式。像控点点位选取原则:选在地形相对平坦处;无障碍物和遮挡物;远离强电磁辐射源;交通方便, 易于到达;点位易于制作像控标志, 不宜被破坏;点位尽量布设在影像的六度重叠区域等[2]。像控点为石灰标志点, 呈十字型, 规格为0.2m×1.5m;像控点测量采用GPS-RTK方式测量。项目区共布设70个点, 其中50个点作为像控点, 20个作为检查点。
3.2 无人机低空航摄
采用佳能Canon EOS 5D Mark III和24 mm定焦镜头, 相机分辨率为2200万像素, 影像幅面为:5760×3840 pixel, 像元大小6.2μm。根据项目区地形, 航摄设计为1个架次, 相对航高600 m, 拍照间距200 m, 地面分辨率优于0.16 m。共获取有效原始影像650张。
3.3 数据后期处理
根据航飞的情况将数据分为3个测区进行处理, 利用DP-grid软件和其它相关软件进行后期影像数据处理。空三加密精度, 见表1。
绝对定向完成后, 区域网平差结果基本定向点残差、检查点误差不大于表2规定。
从以上两表可以看出, 项目区域涉及的基本定向点和检查点中误差都小于表2的规定, 绝对定向精度达到了1:2000正射影像图及1:2000数字线划图精度要求。
经过加密后的数据, 导入Virtuo Zo全数字摄影测量系统和清华山维采编一体化软件后, 进行立体采集, 然后进行野外调绘、补测、编辑, 最终成图。
3.3 成果输出
通过以上步骤, 最终输出DOM、DLG和三维立体图, 如图3、4、5所示。
3.4 精度分析
最终成果精度检查采用GPS-RTK和全站仪进行实地打点, 平面精度检查点主要是特征明显地物点, 高程精度检查点主要是道路交叉口、田坎交叉处、水沟沟底高程等, 分布均匀, 具有代表性。共检查平面位置点210个, 中误差为0.45 m;高程点110个, 中误差为0.57 m。通过以上检测看出, 平面精度和高程精度均满足规范对1:2000地形图成图要求。
4 结束语
本文介绍了无人机低空航摄系统组成、作业流程及在云南山区地形图测绘项目中的应用, 通过实例验证了无人机低空航摄系统在山区地形图测绘项目中的优势, 得到如下结论:
(1) 应用无人机低空航摄系统制作DLG可以满足1:2000数字地形图测绘要求。
(2) 较传统测量技术, 大大减少外业工作量, 生产成本降低, 作业效率提高。
(3) 采用无人机低空航摄系统不仅仅能获得满足精度的地形图, 还能获得正射影像图和三维立体图, 为后期的规划设计等各环节提供了更为直观的基础资料。
摘要：近年来, 无人机低空航摄系统发展很快, 已经逐步应用于测绘、国土、林业、环保、军事等众多领域。本文首先简要介绍无人机低空航摄系统的组成和作业流程, 并通过实例验证无人机低空航摄系统测绘山区地形图的优势。
关键词：无人机低空航摄系统,数字线划图,正射影像图
参考文献
[1]杨润书, 吴亚鹏, 李加明, 万保峰.无人机航摄系统及应用前景[J].地矿测绘, 2011, 27 (01) :8-9.