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基于航测的地形图制作研究

更新时间:2009-03-28

本文以山东某村为例,具体说明无人机航测绘制1∶2000地形图的过程。项目采用“1980西安坐标系”和“1985国家高程基准”。测区作业工序为无人机航摄、地形测量(包括四等控制测量、I级控制测量、像控测量、图根测量、野外补测、外业调绘)、空三加密、地形图制作(包括立体采集、数据编辑工序(1∶2000比例尺一套))、DOM制作、DEM制作、质检验收等工序。

1 航空摄影

该村采取东西向飞行,平均航摄比例尺为1∶23533,平均地面高度为1350m,其相对航高为650m。平均地面分辨率0.13m,满足1∶2000成图要求。本次外业摄影时间为2016年6月5日。

如乐善秦腔表演中的秦剧《下河东·赶驾》中赵匡胤的大段唱腔:“河东城困住了赵王太祖,把一个真天子昼夜巡营,黄金铠每日里将王困定,可怜王黄骠马未解鞍笼,王登基二十载干戈未尽,手提上盘龙棍东打西征,五王八侯都丧命,朝廊里无人来领兵,——在河东王哭的珠泪倾,是何人又来统领兵。”这段唱词不仅反映了宋朝重文轻武的事实,这还唱出了天子因错用人,致使先行丧命,而朝中无人挂帅,自己亲自领兵昼夜巡营的痛苦心情。

防汛抗旱,关乎民生,历来是长江委“天大的事”。2013年,面对长江流域先涝后旱的灾害形势,在国家防总的领导下,长江委坚持防汛抗旱并重,及早动员部署,密切监视汛情旱情变化,强化应急值守、滚动会商、应急响应和技术指导,共派出24个工作组和专家组深入流域抗灾一线进行技术指导,加强三峡、丹江口等重要水库应急水量调度,全力保障人民群众生活生产及生态用水,努力减轻灾害损失,保障了流域防洪安全、供水安全、生态安全和社会稳定。

2 像片控制

2.1 影像资料分析

航线间隔及旁向重叠度在30%~40%之间,航向重叠度在65%~75%之间。全摄区无航摄漏洞,航向超出摄区范围3~6条基线。像片倾斜角<4°,旋偏角<8°,航线弯曲度<3%。无人机航摄系统的飞行质量符合标准要求。同航线高差小于30m,实际与设计航向小于30m。实际航线偏离设计航线不大于像片上10cm。像片位移误差小于30m。航摄影像清晰、无云影等遮挡,色彩均匀,满足设计要求。

2.2 像控点布设及刺点

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。本次像控点测量采用双频GPS接收机,已知控制点为加密的一级GPS控制点。为保证像控点测量成果的可靠性,在全部像控点测量完毕后再收参考站。施测现场对点位进行拍照并制作成点位信息表供内业加密使用。

(1)量测外控点时,先量测测区四周的像控点6个以后进行平差,其他像控点就可以通过预测的功能来找到大概位置达到快速量测旳目的。外控点的量测由专业人员进行,并由另外一位专业人员检查。

(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。

(1)在像片正面上用红色直径为7mm的圆形整饰像控点,并注记点号。

经权之间是相辅相成的关系,是你中有我、我中有你的辩证思维。“经”是恒常不变的原则与规律,如果固守于经,便会走向极端与僵化;“权”是达经的方法与手段,如若执意行权而无视经,则会使思想行为失去理论指导。经与权都是人们在面对具体事物和情境时,做出具体的实践活动,理解、分析、权衡、判断都是具体体现。《孟子·离娄上》对“嫂溺,则援之以手乎?”悖论境地的处置,就是权变的最好诠释。

2.2.2 像控点的刺点及整饰情况

(4)制备矿井填充材料技术。所谓膏体充填,即把物料制备成无需脱水、如同牙膏状的浆体,通过泵压或重力作用,经管道输送到井下,适时填充采空区。使用大量破碎后的页岩废渣作为骨料,粉磨后的粉料添加石灰质原料及废碱激发剂作为胶凝材料,成为具有可泵送性和稳定性的膏体充填材料。制备流程见图9。

2.3 像控点测量

2.2.1 像控点布设

Hansen(1999)的面板门槛模型的主要思想是将门槛值当作一个未知变量放入计量模型之中,构建所研究的区制①解释变量系数的分段函数,然后对门槛值及门槛效应开展相应的估计、检验。根据该思想,假设存在单门槛效应,根据静态平衡面板建立单一门槛模型

将检查合格后的像控点数据进行处理,基线处理采用Compass静态处理专业版软件,得到该村片区像控成果。

3 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工作。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DPGrid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 空中三角测量

4.1 空三加密经过像点连接、像控点量测、平差计算过程

(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)应用外业工序提供基础控制点参与计算,提升空三加密的整体精度;应用外业工序提供的实测高程点检测空三加密精度。

(3)量测完后进行最终的平差解算,首先将物方标准方差权放大,进行粗差的消除,然后逐步提高物方权重,确保粗差被全部探测出,最后给合适的权值强制平差。

刺点误差和刺孔的直径均小于像片上0.1mm,且刺透,无双孔。点位说明确切,略图完整明了,刺孔、略图、说明与实地柱位一致。

4.2 区域网空中三角测量

根据连接点(加密点)的影像坐标以和少量地面控制点的影像坐标及其物方空间坐标,通过平差计算,求解影像的外方位元素和连接点的物方空间坐标,称为区域网空中三角测量。空三测量提供的平差结果是影像后续处理与应用的基础。

5 DEM、DOM 制作

5.1 DEM制作

首先,根据空三加密成果,对无人机航摄的原始影像进行重釆样生成核线影像。其次,系统自动匹配三维离散点,得到摄区的DSM。最后,经过自动滤波便可得到DEM。虽然DPGrid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。因为DEM是原始航片进行纠正的基础,只有准确的DEM才能保证DOM的精度。

(2)在像片的背面用铅笔绘制点位略图和标注文字说明等。

5.2 DOM制作

DPGrid系统全自动生成DOM主要包括: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,还要经过人工编辑,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。

高强度小直径压力钢管在组装、焊接等方面难度超过了普通压力钢管,制造难度较大。本文从压力钢管制造流程着手,通过技术创新,提高了高强度小直径压力钢管制造质量、施工功效,进一步降低施工成本,有利于节能环保。

6 1∶2000地形图制作

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VirtuoZoNT软件中进行测图,生成最终的地形图(见图1)。

根据航空摄影测量内业规范及地形图图式进行地物、地貌要素的采集。外业调绘人员利用已有的图纸和测图数据,进行实地调绘、修测、补测等工作。

7 无人机航摄影像成图精度分析

  

图1 地形图

采用GPS快速静态方式获取该摄区外业检查点的坐标数据。该树片区抽查了4幅图(占本片区图幅数的10%),共83个检査点。对比这些外业检查点的实测坐标与图上坐标,计算出两组坐标的及高程差值。根据点位中误差公式计算出每个检查点的平面中误差。具体计算结果如下。经过整理计算,该村片区地物点平面点位中误差为0.72m;高程中误差为0.69m。绝大多数点位误差分布在0~0.8m之间,其平面精度满足1∶2000地形图的要求。此外,我们将影像数据制作的地形图与已有的1∶2000地形图数据在CASS中进行套合比较。

可知3个接收线圈测量的磁通密度为常值,与其方向无关,从而有利于节点布置。这样根据接收线圈的磁场测量值由式(13)和式(12)即可确定其与锚节点之间的距离,节点之间距离也可采用这种方式测定。

8 结语

论文分析了无人机航摄系统的特点,介绍了无人机低空航摄规范。详细描述了无人机航测系统测绘1∶2000地形图的具体工作流程,并对最终生成的地形图进行了精度评定,基本满足1∶2000地形图的精度要求。

参考文献

[1] 竹林村.几种低空遥感系统对比分析[J].城市勘测,2009(3):65-67.

[2] 姬渊,秦志远.小型无人机遥感平台在摄影测量中的应用研究[J].测绘技术装备,2008,10(4):46-48.

 
李世水
《科技资讯》 2018年第09期
《科技资讯》2018年第09期文献

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