广西天元测绘工程有限公司
摘要：在现实工作中，经常需要测制2~3平方公里左右的大比例尺地形图；使用传统全站仪、GPS RTK测制，外业工作量大，生产成本高；如运用大型固定翼无人机测制又大材小用了；本文通过对多旋翼无人机测制大比例尺地形图的方法进行研究，体现了该测图方法机动灵活，有效减少外业工作量，降低生产成本，提高工作效率。
关键词：多旋翼无人机 大比例尺地形图 CORS影像处理
1 前言
近年来随着各行各业的发展，高新科技不断涌现；测绘行业也得到了迅猛发展，测量装备有了新的突破，测绘技术也不断改进、创新。本文就是通过介绍运用多旋翼无人机技术、CORS技术、计算机图像处理技术、计算机制图技术等测制2~3平方公里左右大比例尺地形图的方法研究。
1.1 多旋翼无人机技术
多旋翼无人机，是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊的无人驾驶直升机。其通过每个轴上的电动机转动，带动旋翼，从而产生升推力。旋翼的总距固定，而不像一般直升机那样可变。通过改变不同旋翼之间的相对转速，可以改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的运行轨迹。
图1
1.2 CORS技术
ORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。 CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。随着GPS技术的飞速进步和应用普及，它在城市测量中的作用已越来越重要。
2 多旋翼无人机测制大比例尺地形图方案探讨
该方案的技术路线是利用大疆精灵4 PRO多旋翼无人机系统进行测区影像采集，采用CORS进行像点测量，使用Pix4Dmapper2.0影像处理软件生成测区正射影像图及数字地表模型，在Global Mapper软件平台上叠加正射影像图及数字地表模型进实高程数据量测，选用CASS 9.0成图软件作为数据生产平台加载正射影像图及高程数据绘制大比例尺地形图，室内无法判及量测的地图要素实地用测量仪器实测。
2.1工作流程（图1）
2.2前期工作准备
准备工作包括：收集测区控制资料、图件资料，技术人员培训，仪器设备检定，无人机航测系统调试，申请空域，申请开通CORS系统服务等工作。
2.3多旋翼无人机航拍
利用大疆精灵4 PRO多旋翼无人机系统进行测区影像采集，采用DJI GS PRO地面站软件进行航线规划及航拍控制。航拍必须满足如下几点要求：
⑴要求所拍摄影像资料的地面分辨率优于0.1米；影像资料要求清晰、色彩均匀，饱和度良好，无去影和划痕，层次丰富，色差适中，能够表达真实的地物信息。
⑵像片重叠度要求航向重叠度不小于80%，旁向重叠一般不小于50%，像片倾角不大于5度，旋偏角不大于15度。
⑶航拍的航线范围必须超出测区边界线50米以上。
2.4 像控测量
2.4.1像控点布设要求
⑴像控点的目标影像应清晰，易于判刺和立体量测；像控点点位目标应选在高程起伏较小的地方，以线状地物的交点为宜；如测区地形特殊，无法实地选取理想的像控点，应在航拍前实地制作人工标志。
⑵像控点全部布设为平高点，在测区范围内按300米至500米距离均匀布设，像控点布点应超过测区范围线。
⑶布设的像控点在辅助用图上做好标注并用文字进行说明。
2.4.2像控点测量
像控点采用CORS系统进行测量，使用CORS测量必须向当地服务部门申请授权，施测要求如下：
①点位上空无遮掩物，适合于GPS观测。
②进行多点校正。正式观测前，应先利用周边2个已知点进行检核，各坐标分量较差均小于3cm后才能实施流动观测。
③观测时，移动站观测参数为：有效卫星数大于5，观测时间3秒，观测次数3次，必须使用带有支架的支杆观测，观测时支杆禁止晃动，支杆高度大于1.8米、小于2米，对中误差小于5㎜，点内符合精度Mp<3㎝，Mv<4㎝。
④观测成果直接记录于终端中。
2 .5影像处理
影像处理采用Pix4Dmapper2.0影像处理软件生成测区正射影像图及数字地表模型，作业流程如下图：
2.6室内采集地形图要素
2.6.1地物要素采集
地物要素主要通过生成的正射影像图进行室内判读绘制，选用CASS 9.0成图软件作为数据生产平台，地物要素采集的内容包括：水系设施、居民地、独立地物、交通设施、管线设施、地貌土质、植被土质、境界线等。
2.6.2地形要素制作
地形要素主要通过在Global Mapper软件平台上加载测区的正射影像图及数字地表模型测量高程数据，然后把高程数据导入到CASS 9.0成图软件生成等高线得到地形要素。
测量高程数据时，对有植被覆盖的地形，要对高程数值进行植被高度改正。
2.6.3 地物、地形要素采集制作完成后，通过CASS 9.0成图软件平台把数据合并编辑形成地形图。
2.7外业调绘补测
打印依据正射影像图及数字地表模型绘制的地形图，实地对图上的地物要素及地形地貌要素逐一调查核实，对室内绘制不正确及不合理的内容进行改正；实地新增或者室内无法量测的地图要素需现场用测量仪器补测。
2.8 修改整理成图
外业调绘补测完成后，室内根据调绘底图及补测数据进行修改完善，最后按标准地形图成图要求整理出图。构成地形图的基本内容如下：
(l)数学要素,指构成地图的数学基础.例如地图投影、比例尺、控制点、坐标网、高程系、地图分幅等。
(2)地理要素,是指地图上表示的具有地理位置、分布特点的自然现象和社会现象.因此,又可分为自然要素(如水文、地貌、土质、植被)和社会经济要素(如居民地、交通线、行政境界等)。
(3)整饰要素,主要指便于读图和用图的某些内容.例如：图名、图号、图例和地图资料说明,以及图内各种文字、数字注记等。
2.9 质量控制
实行三级质量检查制度，注重生产过程检查；第一级为各作业组的质量自检互查，尽可能消除差、错、漏；第二级为项目质检部门对作业过程的监督和检查，发现问题及时纠正；第三级为项目承担单位组织作业成果的最终检查，进行质量等级评定，编写检查报告。
3实例验证
为验证该方法的可行性，用一个小村庄的地形进行测试，面积约2平方公里，丘陵地，地形要素比较丰富。用大疆精灵4 PRO多旋翼无人机系统进行测区影像采集，航向重叠80%，旁向重叠60%，分辨率优于8厘米。采用CORS进行像控点测量，使用Pix4Dmapper2.0处理影像数据，Global Mapper进行高程数据量测，选用CASS 9.0编辑成图。室内无法判读及量测的地形图要素实地用测量仪器补测。该项目是单兵作战，8天提交成果；为检查成果的精度用GPS RTK随机抽查了96个地物点，地物点平面中误差为：0.11米，高程中误差为0.16米，能达到大比例尺地形图精度要求。
4 结束语
实践证明运用多旋翼无人机测制大比例尺地形图的方法是可行的，是可以推广的；该方法不但可以大量减少外业工作量，而且可以大幅提高工作效率，测量精度也有保证；希望在测绘行业能得到广泛运用，也希望各相关部门大力支持推广。
参考文献
[1]张祖勋等，数字摄影测量学[M]，武汉测绘科技大学出版社，1997.
[2]王聪华，无人飞行器低空遥感影像数据处理方法[J]，中国优秀硕士论文， 2006.
[3]黄俊华等，连续运行卫星定位综合服务系统建设与应用，科学出版社，2009.
论文作者:陈振松
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/9
标签：地形图论文; 无人机论文; 要素论文; 地物论文; 比例尺论文; 高程论文; 射影论文; 《基层建设》2017年第22期论文;