无人机低空摄影测量系统在大比例尺地形图中的应用

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  摘要:随着社会的飞速发展,科技也随之快速的崛起了。本文主要是以测图鹰 X-100 为实例,从正射影像图输出、野外数据采集、数字类线划图的逐步生成以及建立三维立体图等几个方面结合实际的例子对无人机低空摄影测量系统在大比例尺地形图中的应用进行了一定方面的研究, 并着重对它的精度进行了相关的分析与研究, 快速有效的解决了无人机有关于数据处理中的主要的问题, 证明在该系统中的应用于大比例尺地形图测绘中基本上是切实可行的。
  关键词:无人机低空摄影测量系统;大比例尺;地形图;
  前言
  就以我国目前的科技行业来说,我国测绘行业的发展基本上是呈现出了优良的趋势。就目前的情况来看, 在对一部分面积比较小空间中航空摄影测量的一些相互关联的技术,实施航所要花费的资本成本相对比较高;无人机具有有很多的优点比如拍摄范围广、灵活度比较高、成本较低以及飞行速度相对较慢等等一系列的特点,人机模型的出现快速有效的解决了小面积地域中的航空测量的有关问题,具有优良的使用价值。
  1 系统的组成
  1.1 有关Gatewing X-100 无人飞行器的综述
  本文所要讲诉的无人机航测平台是由比利时国家所生产的测图鹰 X-100型号,该航测的安全飞行高度一般不会高于600 米,像幅的幅度大小应该为5.7mm×7.5 mm,续航最长的时间为40 分钟,飞行的速度为每小时 80 ~ 90 千米;像素的大小约为0.002 08 m毫米,相机的最大焦距约为6.2 毫米。GatewingX-100 无人飞行器具有一些一些特殊的功能以及独特的轻量化机身的相关的设计,翼展约为100 厘米,载重约为2 千千克;一般使用弹射架的起飞与降落, 普遍的降落方式为硬着陆, 起降场地的选择一般会比较简单;系统能够有效的把结合测绘高新技术以及传统摄影测量技术结合起来, 可以快捷安全的测绘一些比较难以达到的或者是较危险的区域, 特别是在一小片的航测中具有相当高的性价比优势。具体的地面分辨率 GSD、飞行面积 M 之间的关系、飞行高度H以及可以满足的地形图的比例尺。
  1.2数字测图系统
  本文所涉及到的数字测图系统是基于 Microstation J 平台而开发出来的SSK 数据采集的相关软件。该软件一般会配合武汉海地公司生产的著名产品如三维鼠标以及立体眼镜,比手轮脚盘方式的测图更能提高效率而且会很大程度上的节省一些人力,可以能够精确的进行地图的测绘。这个系统中一般包含地类的数据库,一般来说可以方便的进行一定的选择, 而且可以输出为通用的 CAD 图形, 操作简单易行。
  1.3 无人机影像处理的软件
  当代的航测全自动空三及无人机影像处理软件 Cloud -ATVer.1.0 是一套全数字化的摄影测量的整体系统, 能够处理现有的组合宽角相机影像、航摄相机以及数码的相机, 适用于低空轻型机的航摄、普通飞机的航摄、无人飞艇航摄所获取的竖直摄影影像、交向摄影影像、无人机航摄、倾斜影影像以及一些复杂航线多基线摄影影像的数据处理, 通过多方面的视影像匹配自动构建出来空中的三角测量网, 配合低空遥感的高分辨率等影像,实现高精度航测的定位。Cloud - AT Ver.1.0 软件具有自动生成 DEM 功能、自动生成 DOM 功能、自动生成 DSM 功能、自动空中三角测量功能以及相机检校等多种实用功能。它的特点如下:
  1)经过处理的数据可以直接进行立体的测图。
  2) 空三加密速度快、自动匹配准确。
  3)具备相机检校功能, 最终会节约一定的相机检校的相关费用。
  4)可以处理传统的大型的飞机也可以处理一些无人机影像数据, 支持。
  有无 GPS 、GPS等条件下的空三解算;
  2 测绘大比例尺地形图的作业流程
  无人机低空摄影测量系统测绘大比例尺地形图的工作主要内容包括获取测区影像数据、内业空三加密、野外像控点测设以及数字测图几个主要的步骤, 其中记录影像大地坐标、内业空三加密主要输出加密后的影像、 DEM 数据以及三个角元素的文件、相机文件、空三精度报告以及照片的外方位元素、记录自动提取的特征点的大地坐标文件、 精确匹配后确定的用于相对定向和空三平差的定向点影像坐标文件等, 经过空三加密后的影像可以直接导入 SSK 进行数字的测图。
  3 应用实例
  本文一般是利用 Gatewing X-100对某以特定的区域进行低空数字摄影测量为例,飞行面积1.7 km 2 ,地面分辨率0.1 m,飞行高度为300 m,野外测设像控点 33 个,检查点 76 个。
  3.1 空三精度分析
  采用 Cloud- AT Ver.1.0 软件对航飞影像进行了一定的空三加密,相对定向以及绝对定向精度。经过一定程度的加密后的数据, 直接导入 SSK 软件进行相关的立体测图, 测图基本完成以后, 选取野外检查点中的 10 个进行对比, 并获取了一些检查点的精度。从检查点精度中可以看出来,高程精度相对较低,但是一般会小于0.5 米,可以满足 1∶ 2 000 比例的地形图的测绘要求。
  3.2 DOM 输出
  对影像进行空三的加密以后,Cloud - AT Ver.1.0 软件输出了DEM 数据,并通过 DEM 数据批量输出了一些正射影像图, 将正射影像图导入 ERDAS 软件即可完成 DOM 的拼接。最终得到了的正射影像图。
  3.3 DLG 生成
  由 Cloud - AT Ver.1.0 软件输出的数据文件中主要包括: 影像的外方位元素即加密后的影像文件、相机文件等。将上诉的文件进行编辑并导入 SSK 软件即可进行 DLG 数字采集。将整个测区线划图进行拼接即得到最终的 DLG。部分区域的数字线划图(DLG)。
  3.4 三维立体图建立
  三维立体图的生成是建立在 DLG 的基础上结合测区的 DEM 数据完成的。
  结论
  综上所述,无人机低空攝影测量系统一般会在大比例尺地形图中的应用具有很强的可行性,它能够快捷的获得高精度的低空影像,加强测绘的结果的时效性,经过比较合理的处理之后的高精度低空影像,能够应用于新农村建设、城市变形监测、城市规划、国土资源遥感监测、重大工程项目、资源开发以及应急救灾等许多方面,在较大程度上促进了我国测绘行业的快速发展对于国民的建设具有十分深远而且重要的意义。
  参考文献
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