大比例尺测绘

大比例尺测绘（共8篇）

大比例尺测绘 篇1

0 引言

延安位于黄河中游,属黄土高原丘陵沟壑区。延安地貌以黄土高原、丘陵为主,属于典型的山区,就意味着测绘像延安这样的山区大比例尺地形图想用常规的测绘方法完成数字地形图的测绘是非常困难的。本文将简要介绍利用无人机航空摄影技术如何快速高效的进行数字测图。

1 无人机低空航摄系统

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。

本文所述无人机飞行平台为“大地鹰”智能化测绘无人机,采用弹射自动起飞、程控超视距智能飞行执行、自动开伞降落,且体积小(机身长0.95m,翼展1.5m)、重量轻(空机重1kg,机翼载荷71g/dm2),具有很强的实用性。市场上针对无人机数据影像处理的相关软件比较多,本文影像后期处理软件采用武汉大学开发的DP-Grid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VirtuoZo和清华山维的EPS软件完成。

2 航空摄影测量外业

2.1 作业流程图

2.2 像片控制地标点布设

测区航摄采用SWDC-4数字航摄仪,该相机集成了GPS精密单点定位技术,可在航空摄影时,获取每张航片摄影瞬间的像主点坐标。

2.2.1 像控点布设方案

成图区域内,均采用四角两线法布设像控点,即在区域网四角各布设一个平高控制点(如图2所示),同时在区域网两端垂直于航线方向敷设两条控制航线(构架航线)。其四角像控点布设在构架航线和基本航线六片重叠处,航向跨度控制在18条基线以内;旁向跨度在8-10航线为加密区域。为了检查内业空三加密精度,区域中间须布设3-5个空三加密检查点。为了提高内业空三加密精度,四角平高控制点及检查点采用了地标像控点。

2.2.2 像片控制地标点的布设要求

(1)地标像控点应布设在基本航线6片重叠区域,且应与构架航线保持3片重叠。像控点地标布设时,应保证影像目标清晰,便于空三加密时,能够准确量测像控点目标几何中心位置。

(2)自由图边的像控点应布设出测区范围线20~30米。

(3)像控点布设点时,应考虑到采用GPS仪器测量时应满足的条件要求:像控点点位便于安置仪器,视野开阔,视场内障碍物的高度角不宜大于15°;点位距周围大功率无线电发射塔(如电视塔、电台、微波站等)不小于200米,距离高压输电线和微波无线电信号通道不小于50米,点位周围无强烈反射卫星信号的物体。

(4)地标点布设应依据航摄设计书提供的WGS84大地坐标系成果布设,利用手持GPS导航仪在实地定位确定地标点位置。

3 航空摄影测量内业

(1)选择模型加密点:在区域范围进行航线自动匹配构建自由网(或人工逐片手动选择模型标准点),并通过自动匹配或人工选择模型连接点实现航线内的模型连接以及航线之间的模型连接。主要工作包括自动相对定向、影像自动匹配选择模型连接点(或人工手动方式选择模型标准点)、自动转点与自动量测等。

(2)自由网平差、转刺控制点:航线自动匹配构建自由网完成后,对匹配或人工选择的模型标准点进行检查,剔除各粗差点。人机交互选择自动匹配失败时,反复进行航线自动匹配构建自由网,剔除各粗差点,人工消除区域网平差时超限的连接点。

模型连接点应分布均匀,且应选在标准点点位位置。各模型间连接点数不得少与2个。特殊困难地区标准点位置影像目标不明显,选不出点时,可尽量在标准点位最近的位置人工选点。为了提高加密精度,另外每像对非标准位置处应增选1~2个连接点,来增强模型连接网形强度。

4 全数字立体测图

(1)相对定向:相对定向完成后,各模型相对定向点数不得少于50个且要均匀分布。上下视差不得大于0.015mm。特殊困难地区,可适当放宽点数要求。

(2)绝对定向精度:绝对定向完成后,各模型定向精度必须满足相关要求。绝对定向后,检查员应进行检查。对于定向时超限的像对,由加密技术负责人认真分析原因进行解决。对于个别模型定向精度超限且无法解决时,必须经技术负责同意后方可作业,并且要记载说明。

(3)数据采集原则。

(1)对于相邻要素严格按照范围采集,相邻的边要严格捕捉,不应存在裂缝重叠等错误拓扑关系。

(2)采集矢量要素前,采集设备必须正确设置各项测图参数。严格按照规定要素标准图层代码进行采集,文件配置必须有检查校核记录。

(3)要素根据立体模型判读,立体模型中地物轮廓全部或部分可以看清的,测标用“小十字”,做到不变形、不移位、不遗漏。若立体模型中观测对象被植被、房屋阴影所遮盖而无法准确判读,采集时用与观测对象图式符号相近的符号绘出范围线,并进行标记,由外业实地精确定位、定性。在采集中对于依比例尺表示的地物,测标应立体切准地物的轮廓线;不依比例尺表示的地物,测标应立体切准其定位点或定位线。

(4)使用流线进行数据采集时应注意及时调整流线参数,使线条流畅、光滑。

(5)按内业立体模型定位、外业定性的原则进行数据的采集,保证数据的完整性、正确性,确保采集数据不断缺、遗漏、移位。采集过程由检查员进行的检查,如若出现差、错、漏的现象,检查员对于未按模型采集或漏采的地物、地貌应当重测或补测。

(6)整幅图的数据采集完成后,图幅之间要相互接边,最后输出*.dxf数据格式供后工序使用。

(4)外业调绘及精度检查:为了检查成果的可靠性,在测区不同区域采集了100多个明显的地物点和地形点统计精度,其中地物点点位中误差0.483m(小于规范要求的0.6m),结果完全满足《1∶5001∶10001∶2000外业数字测图技术规程》(GB/T 14912-2005)中1∶2000地形图的测量精度要求。

5 结语

本文介绍了无人机低空航摄在山区大比例尺数字地形图测绘项目中的应用,并在延安市山区测图中进行实际运用,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,首先,大比例尺数字地形图测绘应用无人机低空航摄生产,完全可以达到精度要求,尤其是1∶2000比例尺;其次,相比传统测量技术,无人机测量可以很大程度的减少外业工作量,降低生产成本,提高作业效率;最后采用无人机低空航摄系统不仅能获得数字地形图,还能获得三维立体图和正射影像图,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：山区大比例尺数字地形图运用以往传统的测绘方法很难快速达到目标,本文首先简要介绍无人机低空航摄系统,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,大比例尺,地形图

参考文献

[1]杨润书,吴亚鹏等.无人机航摄系统及应用前景[J].地矿测绘,2011,27(01):8-9.

[2]刘宝锋.1∶2000地形图测绘航测作业方法探讨[J].硅谷,2012.

大比例尺测绘 篇2

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

大比例尺测绘 篇3

平板白纸测图是将测得的观测值用图解的方法转化为图形。这一转化过程几乎都是在野外实现的, 即使是原图的室内整饰一般也要在测区驻地完成, 劳动强度较大, 而且转化过程使测得的数据达到的精度大幅降低。特别是在信息剧增, 建设日新月异的今天, 一纸之图已难载诸多图形信息, 修改也极不方便, 实在难以适应当前经济建设的需要。

1 全站仪的测图

1.1 全站仪测图的工作过程

全站仪测图的工作过程主要有:数据采集、数据处理、图形编辑和图形输出。数据采集是获取数字化成图所必需的数据信息, 包括描述地图实体的空间位置和属性信息。外业采集有两种工作方式:1) 在野外用全站仪采集数据, 将数据存入与仪器相连的掌上电脑或全站仪内存中, 然后再将测量数据传入计算机供进一步处理。2) 在野外直接将全站仪与计算机 (便携机) 连接在一起, 测量数据实时传入计算机, 现场加入地理属性和连接关系后直接成图。

1.2 全站仪测图方法

1) 平面控制坐标系的建立。

在测量之前, 首先确立平面坐标系。通常都是选择大地坐标系, 以方便使用测区范围内的国家三角点或各等级的GPS点。在测图范围内若没有可利用的已知控制点时, 则可建立测区独立的平面直角坐标系, 起始方位角可考虑以地球正磁北为零度。

2) 数据采集。

首先在测绘地形图的范围内选择一个仪器设站点, 该站点要求视线开阔, 能看到测图范围内的大多数测点, 设站点确定后需标记。然后在设站点上架设全站仪连接掌上电脑, 运用测图精灵程序采集数据。在采集地物、地貌时所需的测点数是不一样的, 有的是独点地物、有的是带状地物、有的是多点地物, 所以在采集点时要分别对待, 如测房屋时至少需要采3个点, 测量独点地物时只需采集1个点, 设置不同地物用不同的测尺, 在遮蔽处运用微导功能, 山林中多采单点高程。总之, 我们在测量特殊地物时, 采点一定要根据地物实际的变化情况, 尽可能的控制其形状变化, 争取将误差控制在最小的范围内。

此外, 还应注意以下几个方面:a.为了方便测量, 如果用多个棱镜同时测量时, 各棱镜的高度最好保持一致, 当某一测点需变换棱镜高时, 一定要重新输入该点的棱镜高。万一出错, 可在测图精灵数据浏览中修改。b.工程测量时要配备对讲机, 仪器操作人员要及时与草图记录或采点人员沟通, 校对仪器记录的点号是否与草图上记录的点号一致或了解地物属性。c.每建一仪器站时一定要弄清该站的点号、后视的点号, 一旦出错所有在该站测量的点将全部报废。

3) 地形图绘制 (内业数据处理) 方法。

根据测点坐标结合地图图示按照测图要求绘制地形图, 全站仪测图通过专门的测图软件实施, 如南方测绘仪器公司开发的CASS软件, 目前常用的为CASS 2008版本, CASS成图软件是基于AutoCAD平台技术的数字化测绘数据采集系统, 广泛应用于地形成图、地籍成图、工程测量应用三大领域, 通过CASS成图软件的“电子平板”作业方式, 实现与各种全站仪的数据接口, 实现野外数据采集的自动输入记录, 并可在野外将地形图绘制出来, 或通过掌上电脑下载测图精灵数据在CASS上进行内业绘图。

根据采集数据时绘制的草图绘制地形图, 用符号连接相应的点或绘制独立符号, 地物绘制完成后再根据实际地形情况绘制等高线进行适当的修补。由于卫星图像与地形图二者的投影不同, 纸张变形不同等原因, 将卫片在地形图上, 二者不能完全叠合, 对照比较, 通过在局部范围内重合的方法绘制相应地物。对已收集到的航片和地图等资料进行野外调查, 建立判读标志, 如房屋层次、结构和地名等相应文字符号, 从而完成地貌的绘制。

2 GPS-RTK用于地形测图

2.1 RTK工作原理

RTK测量由基准站和流动站组成。基准站对所有可见的GPS卫星进行连续观测, 并将观测所得信息通过无线电实时传送出去, 基准站应尽量架设在比较高的位置。流动站至基准站的距离不宜过长, 一般在5 km～8 km较好, 流动站除了接收卫星信号外, 同时还接收基准站发来的数据信息, 并通过内置软件实时解算出三维坐标信息。

2.2 测前准备

在进行测量前要校核部分控制点的静态平面成果及水准高程成果, 在误差范围内即可进行图根控制点加密及外业的碎部测量。

2.3 数据采集

主站架设在已知控制点, 设置好基准站, 可几台流动站同时作业, 流动站的操作只需1人, 绘图人员可很直观地了解整个测区的地形地貌, 避免以往全站仪测量离测站较远时镜站人员形容不当可能造成的绘制错误。 所有数据全部存储在与流动站连接的测量手簿中, 避免了以往报、听、记过程中可能发生的差错, 保证了数据采集的正确性。同时在有条件的时候到已知点上进行校核, 确保RTK测量成果的准确性。在开阔的区域进行数据采集, 可以充分发挥RTK快速高精度定位的优势;在有部分树林植被遮蔽, 但四周仍可以看到很大面积的天空时, RTK还可以进行碎部点测量;在高大建筑物或植被稠密地区, GPS出现盲区, 初始化时间长或失锁, 可采用RTK增补图根导线点, 配合全站仪测量碎部点的方法, 从而快速地完成野外作业, 也可以大大提高外业测图的工作效率, 进而达到缩短工期, 节约成本的目的。

3三维激光扫描技术

三维激光扫描技术是一种新的测量地形方法, 它的运用将带来新的感观。其原理就是三维激光扫描仪通过向物体发射激光束的方式, 快速获得高密度的三维点位, 用于精确描述地物特征。其性能可靠, 投入产出比高, 正逐步成为一种成熟的测量技术。所得数据能快速生成TIN模型和等高线模型。开放的数据源能与专业的测量软件实现无缝链接。其大的优势在于可快速扫描地形及被测物体, 不需反射棱镜即可直接获得高密度的扫描点云数据, 可以高效地对真实世界进行三维模拟和虚拟重现。但是, 在作业过程中, 扫描仪对角度和距离都有限制, 所以要选择好架设仪器的位置。因为扫描光束是绿色的, 光斑在晴天不易发现, 需在控制点棱镜前用白纸挡住, 当确定反光点照准棱镜中心后, 再进行扫描棱镜。野外扫描时, 不可避免会扫描在灌木或水面上, 首先要将代表灌木点、水面点等颜色的点删去, 然后在CAD中利用格式刷或特性匹配工具, 将点云数据生成高程注记。因为点的密度过大, 数据量大, 也不易勾绘等高线, 需将高程注记过滤, 直到将错误点剔除完, 最终生成等高线, 形成成果图。

4结语

平板白纸测图现今已难以适应时代;全站仪连接掌上电脑运用测图精灵程序能较好地采集绘制出有不同属性的线形、地物并生成大致图形, 直观性好, 灵活方便;GPS-RTK在控制点比较少, 通视性较差, 尤其在有高杆农作物的情况下, 常规测量仪器完成难度较大的山地区域进行野外作业时更能发挥其优势, 同时节省了人力、物力;三维激光扫描仪在国内应用还处于起步阶段, 这主要因为:1) 作为新仪器, 其与传统测绘的结合应用还需逐步摸索;2) 作为新技术, 该套设备价格现在还处于比较高的阶段, 虽然其具有替代一些传统测绘作业的功能, 但在传统测绘领域的普及应用还需要一段时间。总体而言, 全站仪测图精灵与GPS-RTK技术配合测图是目前比较好的方法, 能更好地提高工作效率, 产生良好的经济效益, 达到优势互补。

摘要：对大比例尺数字化地形图测绘方法进行了介绍, 分别具体阐述了全站仪测图、GPS-RTK技术、三维激光扫描技术三种数字化地形图测绘方法, 并对各种方法的特点和适用范围及作业原理进行了总结, 以指导实践。

关键词：数字化技术,全站仪,GPS-RTK技术,三维激光扫描

参考文献

[1]杨晓明, 王军德, 石东玉.数字测图 (内外业一体化) [M].北京:测绘出版社, 2000.

[2]聂上海, 段立琼.GPS-RTK技术在数字化地形图的应用试验[J].测绘通报, 2005 (3) :30-31.

[3]罗林, 徐以盛, 庄惠荣.实时动态差分GPS与全站仪配合在行道测量中的应用[J].海洋测绘, 2005 (2) :69-71.

[4]赵保国, 苗云鹏.3D激光扫描仪在河口村坝址地形图测绘中的应用[J].测绘与空间信息, 2009 (4) :177-178.

大比例尺测绘 篇4

关键词：航空摄影,大比例尺,地形测绘

摄影测量初期应用于实际工程测量中是以模拟测量的形式出现的, 后来随着科学技术的发展进步。摄影测量技术也逐步发展为数字摄影测量应用阶段。其中航空摄影测量在实际工程测量应用中不仅具有测量技术灵活, 测量速度高、效率快等特点, 而且适用范围十分的广泛, 在许多工程测量以及领域等都有一定的应用。下文将以低空数码航空摄影在大比例尺山区地向测绘中的应用为例, 对航空摄影测量在大比例尺地形测绘中的应用优势以及相关特征等进行论述。

1 航空摄影测量技术的发展以及测量应用优势

随着摄影技术的发展以及进步, 在地形测绘应用中, 越来越多的引入数码航空摄像机进行地形测量应用。如今, 使用航空摄影进行地形测绘应用中, 不仅摄像机使用数码摄像机, 克服过去胶片摄像机在测量应用中的局限, 而且在使用航空摄影进行地形测绘应用中也越来越多的引入一些现代通讯以及定位技术等, 一般经常会与GPS差分定位以及惯性导航等现代通讯技术进行结合应用, 使航空摄影地形测量的应用具有更大的测量应用优势。现代航空摄影测量技术进行测量应用中不仅可以克服传统航空测量技术受机场以及天气情况的影响与局限作用, 而且在进行地形测量应用中具有低成本以及大范围测量的优势。使用低空数码航空摄影测量技术进行地形测绘中, 低空数码航空测量技术主要是通过数字摄影为基础进行航空摄影测量的, 具有快速、经济以及简单等特征以及优势, 而且由于高质量的数码相机还能够实现一些严峻天气条件下的摄影记录, 对于地形测量的效率以及周期等都有一定的保障。

2 数码航空摄影测量技术在地形测量中的应用

下文将以数码航空摄影测量技术在实际地形测量中的应用为例, 对低空数码航空测量技术的特点以及相关测量应用技术进行分析论述。

2.1 测量地形概况

要进行测量的是某一山区地形, 并且该地形区域内气候测量条件较恶劣, 多雨雾天气, 需要进行测量的地形面积与最终测量成图的比例尺均较大。现需要使用航空摄影测量技术对该地区的地形情况进行测量描述, 以方便实际应用对于该地区地形的了解以及掌握。

使用航空摄影测量技术进行该地区地形的测量中, 所运用的航空拍摄系统是从国外引进的较为先进的具有较高像素的数码航空摄影器材。在进行该地区地形的测量中需要运用数码航空摄影测量结合卫星定位导航系统以及自动化控制操作进行该地区地形航空拍摄测量工作的协助进行。对于该地区地形测量的要求就是要保证对于该地区地形特征拍摄以及测量结果的准确度, 保证测量质量。

2.2 航空摄像测量中像片的控制测量

对于运用航空摄像测量技术进行该地区地形的测量中对于像片的控制测量主要是为了通过将航空拍摄过程中所拍摄的资料和全球定位导航系统的导航定位信息相互结合, 从而通过对于航空拍摄资料和地面额测量之间关系换算实现对于该地区地形的真实地形特征以及情况进行反应记录。在进行航空摄像测量过程中通过对于像片控制点进行一定的设置与分布通过全球定位导航系统相关的测量技术对像控点测量区域的地形进行测量, 对于像控点测量中的一些外业控制点在进行测量中应注意定位操作, 一般情况下对于像控点中的外业控制点要设置在地形道路的拐角或者斑马线等一些具有明显特征与参照物的地方, 在进行测量过程中注意对各控制点的位置关系等进行绘图记录, 以方便后期测量工作的进行。

2.3 航空摄像测量中空中三角测量

进行航空摄像测量过程中, 对于航空摄像测量中的空中三角测量主要是在使用航空数码摄像器材进行地形测量中, 对于航空摄像所拍数码影像的内定向设置不需要通过人工操作与干预, 可以通过系统设置实现自动化的计算与生成。在使用航空摄像进行地形情况的测量过程中, 对于实现空中三角测量需要对人工选择的连接点先完成相对定向以及测量模型的连接、测量航带连接等, 再通过对航空摄像测量中的连接点以及像控点位置等的调试, 从而达到该地形航空摄像测量的比例绘制等要求, 实现对于该地区地形情况的准确测量。

2.4 航空摄像测量中内业立体采编测量

在经过以上的测量操作后, 接下来需要对航空摄像测量对地形情况的测绘中内业立体信息的测量采编。一般情况下, 使用航空拍摄进行地形测量中对于内业的采编操作是使用GE0w AY与JX4软件来实现的。在进行航空拍摄测量地形中对于内业的立体采集中应准确的采集各线状地形结构以及物体的线节点以提高采集信息的准确度。但对于该地形中的等高线以及水涯线应当通过手绘的方式进行采集。对于地形区域内的房屋结构中的内业信息采集时, 使用航空拍摄对地形区域内的房屋结构以及物体进行测量时要切准房屋结构中屋顶的边缘部分, 通过外业操作进行房檐测量结果的改正, 对于房屋测量结果的规则需要通过自动化直角进行改正。另外进行航空拍摄测量地形操作中, 应当注意对于地形结构区域内的其它类似于电杆等物体的测量采集, 以避免航空拍摄测量中对于内业采编的重复或者返测等麻烦, 对于那些不能够通过航空摄像进行自动测量的部分及位置应当做好相关标记以便进行外业测量与采集, 保证地形特征测量的完整。

2.5 航空摄像测量中外业补测操作

在使用航空摄像技术进行该地区地形特征的测量中, 对于那些不能通过航空摄像测量技术进行测量的地形结构死角或者较隐蔽的地形位置, 一般需要进行外业补测操作。在进行外业补测操作中, 为了实现对于航空拍摄测量结果准确性的检测会选择一定数量的测量结果以及测量绘图结果进行对比, 通过对比查找出测量中的错误改正, 或者对地形区域内一些较隐蔽或者有一定的测量难度的区域以及建筑进行补测并对结果进行对照, 发现测量错误进行改正, 保证测量结果的准确。

3 结论

使用航空摄像测量技术进行大比例尺的地形测绘实施中, 不仅可以高效、准确、快速的完成地形测绘操作, 与传统的地形测绘技术相比测绘成本也有一定的控制效果, 但需要注意的是航空摄像测量技术在进行大比例尺地形测绘中也具有一定的局限性。

参考文献

[1]唐健林, 黄向勇.小型数码航空摄影在大比例尺地形测绘中的应用[J].人民长江, 2011 (9) .

[2]王建雄, 张辅霞, 孔令琼.应用遥控直升机进行大比例尺地形测绘试验研究[J].测绘科学, 2007 (1) .

大比例尺测绘 篇5

一、“大比例尺基础测绘工程”与“无人机影像”

1. 大比例尺基础测绘工程

基础测绘工程, 就是指对某一个区间、空间进行测量, 或者是对某个区域的土地及面积进行测量, 通过测量到的各种有效信息、资料来绘制地形地图等。在我们这里, 通常会在一些大型工程建设之前来对其所在区域进行地形图的绘制工作, 或者是在开发处女地 (未经开垦的土地或未探索的领域) 的时候进行基础航空摄影, 来获取基础地理信息的遥感资料。

就目前而言, 我国有专门统一的测绘基准和测绘系统, 它们是人们在各类测绘活动中进行工作的基础。在大比例尺基础测绘工程方面, 我国也对其基本比例尺地图明确了相关的比例尺系列, 例如:1:100、1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000、1:15000等。在一些大比例尺地形图的绘制领域里, 一般情况下, 地形图成图的面积往往是小于100平方千米的, 根据本人的认识并结合工作经验可以知道大比例尺成图的面积往往在25平方千米至50平方千米之间。

2. 无人机影像

无人机影像就是指无人机遥感影像。在新形势下背景下, 无人机遥感是遥感的发展趋势之一。无人机遥感影像技术之所以得到了广泛的应用和发展, 主要体现在两个方面: (1) 无人机遥感影像技术应用系统具备很多优点、优势, 它运行工作的成本较低, 再者就是在执行任务的时候灵活性非常强, (2) 无人机遥感影像应用技术是作为卫星遥感、航空遥感的补充而存在和发展的, 因为无人机由于自身特性, 所以很多的功能是卫星遥感、航空遥感所不具备的。

无人机影响的特点:前面也稍微的提及到了一点, 无人机摄影相比较于那些载人的常规比较大的航空摄影飞机而言, 其摄影相机的小型化、非专业化以及无人机飞行平台的低空化是其独有的特点, 同时也是一定意义上的优势。其具体的优势主要表现为, 无人机的种类多样化、所搭配的摄影相机也多样化, 所以不同种类的无人机搭配不同类型摄影相机, 其获取到的影像信息及数据方面的质量也就不同。像幅小、色彩真实、分辨率高是无人机影像普遍存在的特点和优势。

二、制作大比例尺地图中无人机影像的主要流程

研究无人机影像应用技术的主要流程之前, 让我们先来认识一下无人机影像航测系统的结构设计及其相应的功能。无人机影像航测系统主要包括三个方面:地面控制系统、空中控制系统、影像数据处理系统。地面控制系统主要由飞机控制软件、无人飞机飞行及起降拍摄的遥控控制设备、影像数据接受处理器共同组成的。空中控制系统是由相关的通信设备、摄影设备、GPS接收天线、无人机自主飞行微处理器共同组成的。其中影像数据处理系统的主要功能有:全自动化的定向处理、识别影像框标的自动化、自动提取定向点用于相对定向和建立平差网等。

1. 无人机飞行平台的选择以及影像资料的获取

在飞行平台的选择和运用方面, 可以根据当地地形地貌的具体情况来进行, 可以采用曝光延迟补偿、飞行姿态控制、转弯缓冲等相关的技术。与传统的航空摄影所不同的是, 无人机旋偏角比较大、而且像幅比较低, 所以基于这个因素的影响, 无人机就不能按照传统常规的方式来进行工作, 否则就会造成航摄漏洞。

空中三角测量在无人机航空摄影测量专业技术中占据着极为关键的作用地位, 它是无人机航测影像应用技术工作过程中不可或缺的重要部分。进行空中三角测量的目的就是为了将影像进行纠正和修改等。

2. 无人机影像处理流程图

三、无人机影像处理应用技术

1. 空三加密应用技术

关于空三加密, 空三加密是我国无人机影像处理技术的关键所在, 同时它也是整个工作流程当中的处理最难点, 其质量和程度的好坏直接影响到后续的成果精度的准确性。我国早期发展无人机影像处理技术时, 在大比例尺的基础测绘工程过程中, 空三加密是当时的主要瓶颈。后来经过综合运用多项相关的先进技术, 以及科学的处理方法和策略, 才得以解决这个问题。目前, 空三加密多是采用我国测绘科学研究院研究制作的Pixel Grid这种高分辨率的远程低空遥感影像一体化测图系统。

2. 大比例尺基础测绘工程影像数据预处理

无人机影像本身在航空测绘拍摄的过程中, 所用到的摄影相机基本上都是非量测相机, 所以其所拍摄到的影像图片也存在边缘上的光学畸变, 所谓畸变现象在图E中可以看到。这种影像相片的边缘光学畸变, 它已经改变了所拍摄区域的实际地面地形位置等方面。所以, 在基础测绘过程中进行数据预处理可以更好地对影像图片进行矫正。

3. 影像畸变改正

前面也提到了影像畸变, 无人机影像航空测绘与传统航空摄影有所不同, 我们所使用的低空遥感平台, 通常情况下搭载的都是非量测摄影相机。就目前而言, 我国国内在进行大比例尺基础测绘工程过程中, 在无人机影像处理技术的运用领域上, 普遍使用的是500D、5DMark II等民用普通单反摄影相机, 它是用来配合定焦镜头来进行空中拍摄的。

在以上这些因素的影响和作用下, 无人机拍摄到的影像相片存在着不同程度的畸变现象, 如图E所示。所以, 我们在测绘的时候为了削弱和降低非量测摄影相机由于畸变而带来的误差, 采取以下必要的改正措施。改正模型如下:

(1) 式和 (2) 式中的x, y分别表示像素坐标系中像点的坐标, K1和K2为影像图片畸变系数, P1, P2表示偏心畸变系数。通过计算来对其进行还原。

四、总结

大比例尺测绘 篇6

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

大比例尺测绘 篇7

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

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[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.

大比例尺测绘 篇8

国家基本比例尺地形图包括1∶100万、1∶50万、1∶25万、1∶10万、1∶5万、1∶1万、1∶5000和1∶2000地形图。我国1∶100万、1∶50万、1∶25万、1∶10万地形图已覆盖全部陆地国土;1∶5万和1∶1万地形图分别覆盖陆地国土约85%和47%;1∶5000、1∶2000或更大比例尺地形图基本覆盖了全国城镇地区。全国1∶5万地形图是国家最重要的基本比例尺地图, 完成全国1∶5万地形图覆盖, 是国家经济建设的需要, 同时也反映一个国家的经济发展程度和测绘水平。全国1∶5万地形图测绘始于1951年, 1956年开始在全国大规模施测, 1964年开始施测与更新并举。截止2005年, 共测制1∶5万地形图19000余幅, 覆盖面积760万平方公里。2006年开始实施“国家西部1∶5万地形图空白区测图工程”, 陆续测制5000余幅1∶5万地形图, 覆盖面积200万平方公里。到2010年, 我国将实现1∶5万地形图陆地国土全覆盖。1∶1万地形图测图始于1978年, 主要是为了满足全国农业区划和土地资源详查的需要, 目前已成为省、区 (直辖市) 级最主要的基本比例尺地形图。1∶1万地形图已测制15万余幅, 覆盖面积450多万平方公里, 基本覆盖主产粮食与经济作物的平原丘陵地区。

(转自国家测绘局http://www.sbsm.gov.cn)