大疆无人机在垦造水田竣工验收项目中的应用_郑哲瀚.pdf

第 卷 第 期 年 月测绘与空间地理信息 ，收稿日期：作者简介：郑哲瀚（），男，广东潮安人，助理工程师，本科学历，主要从事工程测量工作。大疆无人机在垦造水田竣工验收项目中的应用郑哲瀚，蒋王军（广东省有色地质测绘院，广东 广州）摘要：通过大疆无人机摄影测量技术可快速获取测区影像数据，并完成、的生产，利用 和 基于 地理信息工作站进行三维测图，相对于以往的全野外实测法可以极大地减少人员成本支出，缩短项目工期。本文介绍了无人机摄影测量的技术优势和工作流程，以韶关市曲江区某垦造水田竣工验收项目为例，通过航测法与传统的全站仪、测量对成果进行对比检核，结果表明，成果数据可以满足竣工验收精度需求。关键词：无人机；航空摄影测量；竣工测量；精度中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；引 言垦造水田是贯彻落实党中央、国务院最严格的耕地保护制度，推进耕地占补平衡政策落实的一项重要举措。为了落实耕地占补平衡，规范耕地保护制度，在广东省土地整治垦造水田项目建设中，对土地平整、灌溉与排水、田间道路、农田输配电等工程面积占比等参数有严格的要求。在竣工验收时需要完成水田面积、道路、水渠的长宽等项目基本设施测量工作，采用、全站仪等传统的全野外测量手段，劳动强度高且效率低，无法满足新时期的工作需要。无人机航摄系统具有机动灵活、快速高效、作业成本低、生产周期短的特性，在面积小于 ，且植被树木和房屋较少的垦造水田任务区，采用航测法完成竣工地形图测量是较为理想的选择，可以大幅减少繁重的外业工作，提高成果质量和工作效率。本文以韶关市曲江区某垦造水田测区为例，采用大疆精灵 无人机航摄系统，获取高分辨率影像数据，通过外业像控测量，制作测区、数据，直接基于数字表面模型 进行要素采集，辅以少量外业补测，完成 竣工地形图测量。经质检，成果的各项精度可满足技术规范及项目需求。技术路线根据任务目标和工作特点，项目整体技术路线大致包括测区踏勘设计、无人机航空摄影、成果影像制作、数据采集及竣工图生产、成果质检提交等工作内容。由于航空摄影方案的合理性直接关系到竣工地形图的采集精度和质量，因此，本文从航空摄影测量内外业及数据采集生产入手，详述项目技术方案及生产流程。其具体工作流程如图 所示。图 技术路线图 航空摄影 航摄分区本文测区面积约 ，受大疆精灵无人机续航能力限制，在分辨率优于 时，电池性能不足以单架次完成航摄任务，且无法断点续飞。因此，在认真踏勘测区地形地貌后，将不规则的测区范围优化规整，进行航摄分区，本文测区为丘陵地形，最大高差 ，垦造建设后地表裸露，植被房屋较少，有高压线塔高约 。为了保障影像覆盖和精度质量，分区之间应有足够的重叠。像控点布设根据相关文献实验研究，以及项目前期试验生产，本文按照区域网法布设像控点：航摄分区的四角及中心、凸凹转角处布设像控点，且在测区内均匀布点。四角的像控点布设在航摄分区范围外边缘处及 条航线重叠区域，现场地面标志样式为大写“”，在硬化路面、水泥地面采用喷漆方式；在土地草地采用摆放瓷砖的方式。航线设计及影像获取合理的航线设计需要综合考量测区具体情况和成果需求，保证在适当的航向、旁向重叠度下，最大限度地提高飞行效率时获得最优地面分辨率影像。本测区地面分辨率设计为 ，根据相机焦距和航高计算公式得出，相对航高为 ，航向和旁向重叠度分别为、，每个分区作业时间需 ，经计算和检查，能够保证大疆无人机安全作业。经过 架次飞行，共获得有效影像数据 张，质量满足后期数据处理要求。数字表面模型建立无人机航摄影像数据具有像幅小、基高比小、高程精度差、畸变大的特点，目前比较常用的影像处理软件有、等，自动化程度高，空三加密、正射影像制作、数字高程模型（数字表面模型）制作、匀光匀色等方面各有优劣。本文选择 进行、生产制作。该软件基于影像自动生成高质量三维模型，不需要设置初始值及相机检校，仅通过导入具有一定重叠率的数码影像，就能实现高质量的正射影像生成、三维模型重建及带精细色彩纹理的数字高程模型（）制作，整个工作流程完全自动化。自动化空三解算“”软件在进行空三加密时，导入照片、数据和控制点成果，根据摄影测量基本原理，该系统自动计算出照片位置和姿态，在对齐照片后，完成像控点转刺，设置参数生成计算高密度点云数据。完成内定向、相对定向和绝对定向，利用计算机提取每张照片的同名点，将匹配的同名点统一自动逐次平差迭代，剔除粗差后形成高密度的点云数据，系统自动匀光匀色处理后，生成数字正射影像（）和数字表面模型（）。影像成果由于测区垦造水田，在植被树木区域需要对数字表面模型（）进行滤波处理，地表裸漏区域的数字表面模型（）可以代替数字高程模型（）。为验证 和 成果精度，经外业在测区内均匀随机抽取一定数量的特征点，实地测量特征点坐标与、进行对比分析，平面位置中误差为 （限差），高程中误差为（限差），全部符合相关规范精度要求，见表。表 成果精度统计（单位：）（：）点号平面误差高程误差 成果应用 数据采集以 地理信息工作站为地形矢量数据采集平台，通过三维测图模块，加载、数据，生成垂直摄影模型。采集时同时加载 和 数据，在二、三维窗口，对测区内建筑物、水田、水渠、道路、陡坎 测绘与空间地理信息 年等要素联动采集，提取高程点并注记，完成调绘底图。经过外业调绘及修补测后，标注田块、硬化田间道路、各类水渠编号，提取水田标准高程、水渠、道路长度并标注，完善道路、下田盖板、会车道等各类要素面积、个数信息，根据规范要求制作完成整饰竣工验收专题图。成果分析为客观准确地测量统计施工方实际工作量，保障项目设计参数并顺利通过验收。考虑到地形坡度投影和数据采集误差，技术人员重点对测区内水田、硬化田间道、各类水渠参数进行了现场抽查复核。经复核，在梯田范围内的台阶式水渠长度，由于坡度投影原因，内业采集成果与现场手推测距仪实测误差超过，因此，此部分水渠全部采用现场实测的方法完成长度测量。其他要素各项参数与实测误差均在允许范围以内（见表 和表），平面中误差：（限差），高程中误差：（限差）修 改 整 理 后，项 目 共 计 完 成 水 田 垦 造 面 积，硬化田间道路 ，各类水渠 ，其他设施若干。项目经区、市两级质检，各项数据参数均符合要求，顺利通过验收。表 平面精度检验（单位：）（：）点号模型采集 模型采集 实地量测 实地量测 注：表 中坐标（，）的前 位以“”代表表 高程精度检验（单位：）（：）点号模型采集 实地量测 结束语本文讨论了基于大疆精灵 无人机航摄系统，通过航测法生产竣工地形图，并与实测数据进行精度对比分析，实践证明，该技术路线可行，精度符合相关规范要求。该方法相较传统测绘大大减少了外业工作，整体效率有所提高，同时还得到了高分辨影像图等附加产品。但在坡度较大的区域对线性要素距离量算时，因软件只能量算投影距离，导致与实地距离误差较大，在作业时需要综合考虑，必要时进行实测以保证成果质量。参考文献：康学凯，王立阳无人机倾斜摄影测量系统在大比例尺地形测绘中的应用研究矿山测量，（）：，王勇，庞蕾，张学东，等低空无人机航测技术在土地确权中的应用探讨北京测绘，（）：周磊，梁爽，李海泉，等无人机航摄系统在复杂地形应用的关键技术试验测绘通报，（）：杨文华，黄波基于无人机航测技术的地形图测绘研究地理信息世界，（）：杨荣帮，毕洪基低空无人机航摄控制点布设及影像精度分析北京测绘，（）：张会杰无人机航测像控点布设方法解析地矿测绘，（）：郑国平，李文强航空摄影测量中像控点的选择与布设城市勘测，（）：于瑞鹏多视几何理论辅助的无人机低空摄影测量解析空三矿山测量，（）：，潘成军无人机倾斜摄影在道路工程中的应用与分析测绘工程，（）：，许新海无人机倾斜摄影测量技术在规划竣工测量中的应用城市勘测，（）：编辑：任亚茹第 期郑哲瀚等：大疆无人机在垦造水田竣工验收项目中的应用