航摄系统

航摄系统（精选9篇）

航摄系统 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

航摄系统 篇2

浅谈航摄相片的判读

通过对航摄相片判读的实践,总结了航摄相片上地物的成像规律和特征,探讨了判读空航摄相片的`要领,为准确判读航摄相片提供了宝贵的经验.

作 者：米俊兰 MI Jun-lan  作者单位：山西大同煤矿集团地质勘测处,山西大同,037003 刊 名：科技情报开发与经济 英文刊名：SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY 年，卷(期)：2009 19(29) 分类号：P231.1 关键词：航摄相片   航空摄影测量   成像规律   地物判读  

航摄系统 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

航摄系统 篇4

浅谈利用航摄法测绘大比例尺地形图的质量保证

列举出利用航摄法进行大比例尺地形图调绘和修补测时容易出现的问题,提出了保证成图质量的具体措施,对以后此种方法成图具有一定的指导作用.

作 者：尹霞 线东升 YIN Xia XIAN Dong-sheng 作者单位：吉林省第一测绘院,吉林,四平,136001刊 名：测绘与空间地理信息英文刊名：GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY年，卷(期)：200932(4)分类号：P231关键词：正射影像图 数据采集 质量保证

航摄系统 篇5

传统的大比例尺地形图测绘多采用数字化测图的方法, 即首先采用静态GLASS测量技术布设首级控制网, 然后采用GLASS RTK与全站仪相结合的方法进行碎部测量。可以看出, 传统的地形测量方法为点测量模式, 即需要测量人员抵达每一个地物地形点, 通过逐点采集来获取数据, 测量效率相对低下, 尤其对大范围地形图测绘, 进度十分缓慢, 往往满足不了工期要求。近年来, 无人机低空摄影测量技术的发展和成熟, 提供了新的大比例尺地形图测绘的方法。本文阐述的便是无人机在大范围大比例尺地形图测绘中的应用以及与传统地形图测绘方法的比较。

1 无人机航空摄影测量的特点

无人机飞行平台自身的特性, 使得无人机航摄影像和传统航摄影像之间有一定的差异。与传统航空摄影相比, 无人机航摄系统的主要特点包括:无人机平台飞行姿态不稳定、影像不仅像幅小而且重叠度大以及基高比小等。

1.1 像幅小、基高比小

传统航空摄影使用最多的是23cm×23cm和18cm×18cm两种规格的胶片, 而像幅尺寸与胶片大小有直接关系。无人机航摄系统使用的非量测数码相机的像幅很小, 航摄时需设置成最大像幅模式, 以便更好的利用像幅面积。当使用无人机进行航摄作业时, 因其像幅大小仅为36mm×24mm, 这就使航摄基线变短, 基高比变小 (图1) 。这就意味着空中三角形的稳定性变差, 解算精度下降。此外, 数码相机拍摄的影像像幅比传统胶片的像幅小得多, 单张像片所覆盖的地表面积较小, 增加了像片的总量。在对像片就进行内业处理时, 像对模型的数量增多、模型间的接缝、切换等上作量增大。

1.2 姿态不稳定

小型无人机飞行平台自身的特性决定了它在低空飞行时容易受到气流的干扰。传统摄影测量采用有人大型飞机, 飞行时受气流影响小姿态比较稳定。只要姿态角在±30°内, 航向重叠度达到60%、旁向重叠度达到30%就满足精度要求。同样的天气状况, 无人机平台的姿态角会达到±100°或者更大。所以无人机影像重叠度都要比传统航摄影像的重叠度大很多, 通常航向重叠度设置为70~85%、旁向重叠度设置为35~55%。以此来保证航摄影像的质量和后续处理成果的精度。

2 无人机在大比例尺测图中的工作流程

下面将具体介绍无人机航摄影像的获取与处理流程本文采用DP Grid影像快速处理系统, 对无人机影像进行处理:

2.1 航空摄影

使用无人机飞行平台搭载Canon 5DMarkⅡ数码相机对测区进行航空拍摄, 并获取摄区影像。当影像出现错过暖光点或者不能完全覆盖测区的情况时, 需要进行补测或重飞。与传统航空摄影测量的不同之处在于无人机一般执行的都是小区域的航摄任务, 不用考虑地球曲率变化。

2.2 像片控制测量

像控点按区域均匀布设, 为提高像控点的加密精度, 可以在测区的两端和中部位置增加平高点采用RTK、GPS静态或测距导线测定像控点平面坐标, 采用GPS曲面拟合或图根水准测定像控点高程。

2.3 内业测图

在数字摄影测量工作站上进行地形要素数据采集影像模糊或立体判测有疑问的地物, 要做出标记供外业补调, 内业能判定的地物要素可直接标注图式符号。并根据无人机采集的数据经过内、外定向, 相对定向和绝对定向, 空三加密等处理后, 生成DOM和DEM, 并根据DEM模型生成等高线。

2.4 外业地形图调绘

外业调绘和补测时, 简易补测的新增地物可直接补测上图, 只需标注好与附近相关地物的距离尺寸;成片新增地物可用全站仪或RTK进行野外采集数据, 配合外业草图进行内业编辑。

2.5 编辑数字地形图

将编辑好的数字线划地形图按照CASS软件的数据标准, 编辑成需要的数字地形图。

2.6 无人机低空摄影测量成果评价

无人机航空摄影测量数据采集完成后, 需要进行精度检查和成果质量评价。进行成果精度检查时, 为了整体反应航摄精度, 检查点应均匀分布在整个测区。选择围墙角、电线杆、房屋角、道路交叉口等明显地物点, 使用CORS-RTK测量得到精确的坐标, 做好记录。与无人机低空摄影测量得到的对应地物坐标进行对比, 并以实测坐标为真值, 计算平而和高程较差, 得出检查点误差与中误差。精度统计结果见表1。

从表1可以看出, 无人机低空摄影测量成果的平面中误差及高程中误差都满足《1:500, 1:1000, 1:2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》 (GB/T15967-2008) 要求, 且成果精度可以满足项目技术设计书要求。将矢量采集数据与正射影像套合对比发现, 两者套合准确, 且无明显的拉花、拼痕等问题, 满足项目要求。

3 数据处理

3.1 数据获取

在利用无人机进行航摄之前要先进行测区的选择, 进行选择时要综合地形地物以及海拔等因素考虑, 之后要进行航拍范围的确定, 根据相应比例尺的飞空底图对适宜的起飞降落场地进行确定。无人机航摄工作组进入作业区后, 要与当地的相关的政府部门以及主管测绘部门进行联系, 进行备案和相关情况的报备工作, 根据作业区的实际情况确定飞降场地, 要注意的是起飞和降落的场地要符合没有无线电设备、整体没有突出的障碍物、没有高大的树木以及没有空中管线等的要求, 而且为了保证能够安全监控, 10km是起飞场地与摄影区的最大间隔距离, 在进行航摄任务时, 从任务要求出发, 对如何实现其技术指标, 实现完全覆盖的规划是非常重要的, 目前已经存在成熟的航摄规范可进行参考。

3.2 数据处理分析

(1) 空中三角测量

经过无人机航摄得到的像片经过改正处理后, 框标坐标残差为, 0。内定向时采用边框自动计算方法, 像点量测坐标需要注意航摄仪物镜畸变、像主点位置、地球曲率、大气折光等误差因素, 并使用自检校平差消除像点量测误差。相对定向时像对连接点分布均匀, 每个标准点位区有连接点, 自动相对定向时, 每个像对连接点数目大于30个。

(2) 内业数据处理

使用全数字摄影测量系统导入空三加密成果, 根据内外方位元素和数字微分纠正得到正射影像。经过图形镶嵌、色彩平衡、图廓裁切整饰等步骤, 生成正射影像图。使用全数字摄影测量工作站进行内业数据采集工作, 按照图式要求进行数据分层, 并按照图层进行地物、地貌要素采集和地形图编辑, 完成地形图成图工作。

4 无人机在大比例尺测图中的应用

4.1 像片控制

(1) 航空摄影

使用无人机航摄系统搭载数码相机进行航摄作业时, 根据项目要求的成图比例尺确定对应的地面分辨率, 最后确定航高。

(2) 像片控制

(1) 像控点布设:像控点在航线方向上按10~15条基线布设, 在旁向上按2~4条基线布设。布设的像控点能够有效控制住成图范围, 保证测段衔接区域内没有漏洞。像控点应刺在航向及旁向重叠有5~6张像片的区域内; (2) 像控点编号原则:测段像控点编号原则“GP+航片号四位+点序号”; (3) 像控点布设完成后绘制布点示意图供内业加密和存档。满足空三加密及数字化采集要求, 刺点误差和刺孔的直经均小于像片上0.1mm, 且刺透, 无双孔, 点位说明确切, 略图完整明了, 刺孔、略图、说明与实地位置一致。

(3) 像控点测量

像控点坐标可以使用全站仪、RTK等常规仪器进行测绘;像控点的精度和施测要求参照常规航测外业规范执行;像控点测量采用双频GPS接收机, 已知控制点为加密的E级GPS点。

4.2 影像预处理

无人机航摄系统搭载非量测数码相机进行航拍, 然而相机自身的性能对测量精度影响较大。未经过处理的航摄影像畸变差较大, 无法直接用于空三测量等后续处理上作。所以, 在影像进行空三加密前, 需要先对其进行畸变差改正。在没有室内和室外高精度检校场的情况下, 通常是根据非量测数码相机提供的鉴定报告, 利用DP Grid系统内的小像幅影像畸变差校正模块对影像进行畸变差改正。

4.3 DEM、DOM制作

(1) 根据空三加密成果, 对无人机航摄的原始影像进行重采样生成核线影像; (2) 系统自动匹配三维离散点, 得到摄区的DSM; (3) 经过自动滤波便可得到DEM。虽然DP Grid系统实现了自动匹配, 但是由于现实地物的复杂性 (如水体、树木、阴影) 以及人工地物的影响, 所以实际生产中为了提高DEM的精度, 需要对DEM进行人工编辑。

DP Grid系统个自动生成DOM主要要包括:DEM数据处理、影像匀光匀色处理、DOM纠正处理、色调均衡处理以及DOM镶嵌处理。系统生成的初步DOM结果, 还要经过人上编辑, 对初始DOM成果进行颜色和几何处理, 才能真正满足对DOM成果的要求。配合DEM将DOM进行校正, 然后在拼接生成完整的区域地图。最后, 将区域整体导入到Virtuo Zo NT软件中进行测图, 生成最终的地形图。

4.4 无人机测绘大比例尺地形图的局限性

无人机在对地形图进行测量时有着快速、便捷、准确、高效等特点, 尤其是大范围地形图的测制, 无人机的优势体现得尤为明显。当然, 无人机也有其局限性, 对地下光缆、地下输油管道等隐蔽设施, 或是被植被茂密的区域, 无人机无法准确数据成果。因此, 为了确保地形图最终测量结果的准确性, 须将传统测量和无人机测量配合使用, 这样才能够充分发挥出无人机的作用, 提供测图的效率。

5 结束语

随着卫星遥感技术、航空摄影测量技术、网络通信技术、计算机技术及数字图像处理技术的快速发展, 给测绘发展注入了新的活力。获取基础地理信息数据的方法越来越多, 数据越来越准确, 效率也越来越高, 卫星遥感、无人机低空航摄、传统航空摄影测量、全野外数字化测图等技术方法各有优势。在测量时, 需要根据测区的基本情况和精度要求, 选择合理的测量方法, 充分发挥以上测量方法各自的优势, 并与地理信息科学处分结合, 建立稳定可靠的多渠道、高精度地理空间信息获取方式, 以便更好地满足经济社会快速发展对地理空间信息数据的迫切需要。

参考文献

[1]焦旭.航空摄影测量在矿区1:2000地形图测绘中的应用研究[J].河北工程大学学报 (自然科学版) , 2015, 03:105~109.

[2]叶子伟.基于无人航摄制作小城镇大比例尺DOM[J].地理空间信息, 2015, 05:32~34.

航摄系统 篇6

1.1 基本产品

根据目前基础地理空间数据生产技术发展和用户的需要, 基础地理空间数据产品主要包括以下四种基本模式:数字线划图 (DLG) 、数字正射影像图 (DOM) 、数字栅格地图 (DRG) 、数字高程模型 (DEM) , 简称为“4D”。这些产品可根据需要以数字和模拟二种形式提供。根据用户的需要可形成复合产品, 如数字线划图与数字正射影像图叠加可形成数字影像地形图。

(1) 数字线划图, 简称为D L G (D ig it al Line Graphic) ; (2) 数字正射影像图, 简称为DOM (Digital Orthophoto Map) ; (3) 数字高程模型, 简称为DEM (Digital Elevation Mo de l) ; (4) 数字栅格地图, 简称为D R G (Digital Raster Graphic) 。

1.2 复合产品

(1) 数字影像地形图 (Digital Orthophoto Topographic Map) 。

以数字正射影像图 (单色或彩色) 为基础, 叠加相关的数字线划图而产生的复合数字地图产品。同时具有正射影像图的精度高、信息丰富、直观真实的特点和矢量数据保存着要素的空间关系和相关的属性信息的特点, 可以为各种用户提供地形信息和最新空间实体信息, 满足不同用户的需要。

(2) 数字影像地面模型 (Digital Orthophoto Ground Model) 。

以数字正射影像图 (单色或彩色) 为基础, 叠加相关的数字高程模型数据而产生的复合数字模型产品。具有正射影像图的基本特征和立体突出显示地表的起伏形态的特点, 可为用户提供直观地表三维景观, 可用于工程规划和优化设计。

(3) 数字影像专题图 (Digital Orthophoto Thematic Map) 。

以数字正射影像图 (单色或彩色) 为基础, 叠加相关的专题矢量数据而产生的复合数字地图产品。同时具有正射影像的基本特征和突出表达各种不同专题地图信息的特点, 可以为各种用户提供直观信息和与之相关的丰富的背景信息, 满足各专业部门对专题图的需要。

2 基本特征

2.1 数据格式

基础地理空间数据的数据格式主要分为矢量和栅格两种, 数字线划图为矢量数据集, 每一地理要素分别采用点、线、面描述其几何特征, 并赋予属性, 同时按要素分类分为若干数据层, 提供地理信息系统做空间检索、空间分析使用。数字正射影像图、数字高程模型和数字栅格地图为栅格数据集, 数据结构就是像元阵列, 每个像元由行列号确定它的位置, 且具有表达实体属性的类型或值的编码。

矢量数据能全面地描述地表目标, 可随机的进行数据选取和显示, 与其它信息叠加, 可进行空间分析、决策。具有严密的数据结构, 数据量小, 可完整地描述数据的拓扑关系, 便于深层次分析, 输出质量好, 数据精度高, 但其数据结构复杂、技术要求高。栅格数据具有数据结构简单, 空间数据的叠加简便, 易于进行空间分析, 相对来说图形数据量大, 数据和信息量受像元大小的限制。

2.2 基本内容

考虑到基础地理空间数据采集时间和产品的提供周期, 基础地理矢量数据可分为三个层次:第一层次分为核心地形要素;第二层次为在核心地形要素的基础上, 根据各地不同的需要, 选取更多的其它要素 (可选要素) ;第三层次为全部地形图要素 (全要素) 。

矢量数据的基本内容:大地控制测量数据 (包括平面控制点、高程控制点、天文点、重力点) 、水系及附属设施、建筑物及附属设施、交通运输与管线设施、境界、地表覆盖、地貌。

栅格数据:DEM格网数据, 格网间距5米或12.5米;DOM影像数据, 地面分辨率为1米;DR G图形数据, 分辨率不低于250dpi.

3 基于全数字摄影测量法空间数据生产流程及关键技术研究

基于全数字摄影测量的空间数据生产流程如图1所示。

3.1 资料准备

航摄资料如航摄底片、控制点资料、相关的地形图、航摄机鉴定表、航摄验收报告等应收集齐全;对影像质量、飞行质量和控制点质量应进行分析, 检查航摄仪参数是否完整等。

3.2 影像扫描

根据航摄底片的具体情况, 设置与调整扫描参数, 使反差适中、色调饱满、框标清晰, 灰度直方图基本呈正态分布, 扫描范围应在保证影像完整 (包括框标影像) 的前提下尽可能地小, 以减少数据量。影像扫描分辨率根据下面公式确定。

影像扫描分辨率R=地面分辨率/航摄比例尺分母。

3.3 定向建模

自动搜寻框标点, 放大切准框标点进行内定向, 对定向可由计算机自动完成, 人机交互完成绝对定向如不符合要求, 需重新定向, 直至符合限差要求。

检查定向精度, 需满足要求;完成定向后需检查坐标残差。

3.4 数据采集

航摄系统 篇7

经过20多年的理论研究、实际试验和大量的生产实践,我国建立了较为完整的GPS辅助空中三角测量理论,从机载GPS相位中心与航摄仪投影中心的几何关系出发,建立了GPS摄站坐标观测方程,将其引入摄影测量区域网平差,构建了GPS辅助光束法区域网平差的完整数学模型;自行研制了两套具有GPS辅助光束法区域网平差功能的摄影测量加密软件WuCAPS(Wuhan Combined Adjustment Program System)和Geolord-AT;建立了比较完整的GPS辅助空中三角测量技术框架,制定了相应的国家测绘行业标准,用于指导我国的航空摄影测量生产。这些已经极大的简化了航空摄影测量作业工序,形成了具有中国特色的GPS航空摄影测量实用生产技术体系。

1技术方案及飞行实施

GPS辅助空中三角测量前期生产过程包含航摄设计、地面控制、航摄飞行、航后GPS数据检核及预处理等几个方面,后期内业处理主要是带GPS数据的区域网平差过程(如图1)。下面该研究者以本部执行的乌鲁木齐航摄项目为实例对GPS辅助空中三角测量从技术设计以及飞行过程进行阐述。

1.1地面控制方案

GPS辅助空中三角测量地面控制的方案常见的有两种,见图2。地面控制部分按照GB/T 18314-2001《全球定位系统(GPS)测量规范》除需要进行地面基站的测设外,还要进行航摄期间基站的同步观测和平高点、检测点、水准点测量期间基准站的连续观测、加密分区四角平高点的布设和测量、精度验证区检测点的选测以及水准点的GPS测量,并绘制点之记。

对空地标点采用四角布点法,按照《GPS辅助航空摄影技术规定》点位布设在构架航线与加密分区首末测图航线重叠处,位于测区自由图边处的地标点位应尽量布设在图廓线外。为了检验GPS辅助空中三角测量的精度,航摄像片提供后在检测样区内选刺30个点进行检测,所选检测点除满足GPS观测要求外,还选择在像片上影像清楚的明显地物点上,并均匀分布于平地、丘陵和山地,使野外检测点有较强的地形类别代表性。对于上述所有点位,都要做GPS测量取得其WGS-84坐标下的精确坐标。

1.2航摄技术设计

按照GB/T 19294-2003《航空摄影技术设计规范》以及GB/T 15661《1:5000 1:10000 1:25000 1:50000 1:100000地形图航空摄影规范》,我们充分考虑地形因素将该摄区分成了若干个加密分区,并通过加密分区四角平高控制点加构架航线的地面控制方案来改正GPS摄站的坐标系统漂移误差控制精度。构架航线垂直于测图航线,设计的基本要求是比测图航线的比例尺小20%左右,航向重叠不小于80%,并且延长出航摄区域4到6条基线,控制航线交叉或衔接处要有不少于四条基线的重叠。四角平高点位置及时报予地面控制方案执行部门并纳入其地面测量技术设计中,也是在实际飞行中能够观察到的对空地标点。

1.3航空摄影飞行实施安排

在实际飞行实施过程中,保证地面基准站与机载GPS同步观测。每个架次准备飞行前,通知地面基准站开机,这样就保证了起飞前机载GPS接收机静态观测有正常的基站数据参考。起飞前进行GPS接收机的初始化测量,采用GB/T 18314-2001中规定的GPS静态定位测量方法,其间,应严格防止各种原因遮挡机载GPS天线造成的GPS信号失锁。记录好GPS接收机的初始化时间以及静态观测起止时间。

航摄飞行作业中采用GB/T 15661对飞行和摄影质量的要求确保GPS接收机正常工作,并按GPS辅助航摄飞行记录单对地试、前试、每条测线以及后试对应的首末MARK号码以及航片数做好记录。在航行过程中,要严格按照规范要求执行,根据精度控制的相关理论要求,同一加密分区构架航线与首末测图航线不能断开飞行,但是为保证飞行效率,飞行过程中可以灵活调节测图航线与控制航线的飞行顺序;为了保证摄影以及数据采集质量,航行过程中对设备的操作以及飞行方式要充分掌握好,飞机出航线后转弯坡度不要太大以免造成对GPS天线的遮挡而导致GPS信号失锁,影响GPS数据采集。航摄飞行结束落地不动后,进行GPS静态观测,观测时间10分钟左右。飞行结束后及时下载数据做GPS数据检核及预处理,检查机载设备数据记录的完备性,并备份数据。关于航摄飞行漏洞的补摄,尤其要注意的就是在敷设构架航线的测区,补摄航线两端必须超出构架航线外至少一条基线。

2像片外方位元素的获取及样区加密精度验证

GPS辅助空中三角测量依然遵循传统的空三加密工序,从投影中心与机载GPS天线相位中心几何关系出发,将差分GPS获取的摄站点坐标,作为带权观测值引入自检校光束法区域网平差中进行GPS导航数据与摄影测量观测值的联合平差,采用统一的数学模型和算法整体解算像片的外方位元素和加密点坐标,但是具有GPS辅助光束法区域网平差功能的摄影测量加密软件WuCAPS极大的简化了操作流程。WuCAPS是在Windows环境下,用面向对象的Visual C++和Fortran语言开发的一个用于摄影测量与遥感高精度点位测定软件包,它以共线条件方程为核心,融合当代基于统计理论的误差随机模型和理论上最为严密的自检校光束法区域网平差函数模型于一体,以程序实现了光束法区域网平差一整套算法。目前,该系统正在测绘生产单位、科研部门、和学校教学中广泛使用。

为了测定GPS辅助空中三角测量航摄成果的精度,该研究者在样区内布设了布设30个检测点(点位分布如图五所示)。所有点都采用GPS静态测量方法进行测量,得到WGS84下的大地坐标及其椭球高,并转换到西安80坐标系和1985国家高程基准下的坐标。利用WuCAPS软件进行带四角高程控制的GPS辅助光束法区域网平差得到样区全部像片的外方位元素和加密点的地面坐标。利用30个检测点评定的加密成果精度如表1,由表1显示来,检查点精度满足GB/T 13990-1992《1:5000、1:10000地形图航空摄影测量内业规范》成图精度要求,1:5000航测成图,检查点不符值:平面<2.5m,高程<2.0m(山区地形)。说明GPS辅助光束法区域网平差得到的外方位元素精度可以满足后续内业加密和测图等工序的精度检查和比较使用。

3结语

总之,GPS辅助空中三角测量可以大量减少地面控制点,而且带地面控制的GPS辅助光束法区域网平差精度能够满足1:5000地形图生产。无论平地区域还是丘陵地、山地区域,采用GPS辅助光束法区域网平差,精度达能到自检校光束法区域网平差的精度。

GPS辅助空中三角测量已经成为一种极为实用、经济的摄影测量加密方法,其在测绘生产中的应用已经逐渐改变了航空摄影测量一贯遵循的“航空摄影—外业控制联测—内业测图”的长周期作业模式。它在缩短航测成图周期、节省外业控制工作量、减轻劳动强度等方面已经创造出了巨大的经济和社会效益。

摘要：GPS辅助空中三角测量是目前国内在中、小比例尺及困难地区成图航空摄影测量一般采用的模式。该文结合乌鲁木齐航空摄影项目,对GPS辅助空中三角测量在技术方案,飞行实施、外方位元素解算以及精度评定几个方面作阐述和分析。

关键词：GPS辅助空中三角测量,摄影测量,区域网平差,精度

参考文献

[1]袁修孝.GPS辅助空中三角测量原理及应用[M].北京:测绘出版社,2001.

[2]GB/T 18314-2001.全球定位系统(GPS)测量规范[S].

[3]GB/T 19294-2003.航空摄影技术设计规范[S].

[4]GB/T 15661.1:5000 1:10000 1:250001:50000 1:100000地形图航空摄影规范[S].

航摄系统 篇8

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) .

航摄系统 篇9

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.