无人机网无人机在城市基本地形图测绘中的应用
摘 要:依托低空无人机航测系统进行1 ∶ 500 大比例尺地形图数据快速获取与处理方法的应用研究 ， 简述了无人机作业的主要工作流程 ， 探讨了无人机测图的关键技术 。 结合广州市2016 年度基础地形图更新项目进行了1 ∶ 500大比例尺地形图生产与成果精度评定 。 结果表明低空无人机航测技术在地势平坦、地形结构较简单地区满足1 ∶ 500大比例尺地形图精度要求 ， 具有明显的技术优势和良好的应用前景 。
1 引言
城市基本地形图是进行城市建设、规划管理、国土资源管理等最基本的基础地理信息资料 。 其在城市规划、建设、交通、管理、社会与公众服务以及可持续发展研究等众多领域的作用日益重要 ， 对基本地形图的准确性、现势性和覆盖率的要求也越来越高 。
随着数字化、智慧化城市建设的快速发展 ， 城市基本地形图如何实现快速有效、实时更新 ， 满足城市规划建设需要 ， 是目前城市测绘工作亟待解决的难题之一[1] 。
无人机低空遥感技术是航空遥感领域一个新的发展方向 ， 具有低成本、方便快捷、灵活机动、高效率、高分辨率等特点 ， 并已逐步应用于大比例尺地形图航空摄影测量领域[2,3] 。 凭借自身的技术优势 ， 可快速、高效获取高精度、高分辨率的影像数据 ， 成为传统航空摄影测量的有效补充手段[4,5] 。
2 项目简介
2. 1 项目概况
为满足广州市规划建设需要 ， 实现广州市基础地形图全覆盖 ， 并建立广州市基础地理信息数据库 ， 更好地为广州市十三五规划的实施提供基础测绘保障 ， 广州市开展了2016 年度城市基本地形图更新工作( 1 ∶ 500数字化地形图测量及数据入库)， 项目测量面积121.4 km2 。 本项目生产实践测区选择为赤泥C 作业区 ， 航测面积3 km2 ， 如图1 所示 。
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图1 基本地形图更新项目测区示意图
2. 2 低空无人机平台
本项目采用TrimbleUX5HP 无人机( 如图2 所示)， 该系统具有操作简便、全自动、精度高等特性 ， 系统集成高性能Trimble GNSS 接收机和a7R 全画幅相机能够采集高分辨率的影像数据 。 后处理动态( PPK)GNSS 技术可在绝对系统中建立非常准确的图像位置 ， 有效减少地面控制点 ， 获得高精度成果数据 。
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图2 UX5HPUAV
3 工作流程
无人机航测制作大比例尺地形图的主要工作流程如图3 所示 。
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图3 无人机测图主要工作流程
3. 1 作业准备工作
主要准备工作包括: 资料准备、设备准备、相机检测等 。
( 1) 收集测区基础资料 ， 如基础地形图、卫星影像资料、控制成果等 ， 了解测区地理位置及情况 。
( 2) 相机检校 ， 获取准确的相机内方位元素和畸变参数 。
( 3) 飞行平台设备进行检校与常规检查确保航摄平台各设备主要技术参数符合规范要求 。
( 4) 现场踏勘选择合适的起降场地 。
3. 2 航摄作业
3.2.1 航线设计
UX5HP 飞行航线设计利用Aerial Imaging 软件完成; 为满足测图精度要求 ， 提高飞行效率 ， 本次航线设计采用索尼a7R II 相机35 mm镜头 ， 航向重叠度设计为80% ， 旁向重叠度设计为80% ， 地面分辨率设计为5 cm ， 航高设计375 m ， 如图4 所示 。
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图4 航线规划设计
3.2.2 控制点布设及测量
本项目航测采用地面架设GNSS 基准站 ， 利用PPK 后处理动态差分技术提高定位解算精度 。 控制点布设按照相关规范要求 ， 在测区范围内均匀布设地面控制点 ， 利用广州市连续运行卫星定位城市测量综合服务系统( GZCORS) 测量像控制点坐标 ， 通过广州市似大地水准面精化成果转换为广州市坐标系坐标 ， 共布设及测量控制点40 个 ， 如图5 所示 。
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