一、概述

近年來，隨著城市改造、道路橋梁設計、農村宅基地確權、工程項目精細設計等對大比例尺地形圖的需求日益增大，但目前大比例尺地形圖主要靠人工使用全站儀、GPS-RTK 等設備全野外人工采集數據，然后內業(yè)加工處理生產。這種作業(yè)方式，時間長、效率低、成本高、人工勞動強度大，生產進度還受到作業(yè)期間天氣的影響，已遠不能滿足社會需求。如何提高作業(yè)效率、降低生產成本，縮小野外作業(yè)量是當今獲取大比例尺地形圖的迫切要求。由于無人機具有機動靈活、經濟便捷等特點，而且能夠方便地獲取高分辨率影像，因此采用無人機航攝測量大比例尺地形圖，成本低、工期短、精度高，能夠大幅度減少外業(yè)工作量，進而提高生產效率，縮短工期。

二、無人機航攝系統

無人機航攝系統一般由飛行平臺、任務裝置、地面控制站、發(fā)射與回收系統組成，本文中實驗項目測區(qū)采用深圳飛馬機器人科技有限公司生產的D200多旋翼平臺，航測模塊搭載SONY ILCE-6000相機，飛控系統采用飛馬無人機管家3.0航測系統，數據處理采用photoscan，smart3d，terrasolid，EPS，Global-Mapper等圖像處理軟件。

三、無人機航測作業(yè)流程

無人機航測作業(yè)流程主要分為外業(yè)測量和內業(yè)數據處理兩大部分。外業(yè)測量包括：①資料收集，確定測區(qū)范圍。②施測范圍航攝參數計算，規(guī)劃航線。③像控點布設與測設。④無人機影像獲取。⑤外業(yè)調繪。內業(yè)數據處理包括：①空三加密。②DOM、DSM生產。③裸眼測圖。④DLG生產。⑤編輯成圖。⑥數據檢查驗收。

四、項目概述

貴州省鎮(zhèn)寧縣城鎮(zhèn)規(guī)劃需要進行1:500地形圖測繪，等高距1米，成圖面積約130km2，0.1m分辨率的DOM航測面積約200km2。測區(qū)相對高差約300米，地形為高原山區(qū)地帶，平面坐標系統為1954北京坐標系，高程基準為1985國家高程基準。

五、實際作業(yè)流程

5.1 測區(qū)范圍航線規(guī)劃

因測區(qū)范圍過大，故將測區(qū)分為若干區(qū)塊，且相鄰兩區(qū)塊間至少重疊2條航線，以區(qū)塊30為例，測區(qū)面積為2.081km2，航向和旁向重疊度均設置為75%，相對行高220米，地面分辨率約0.06m，共獲取1480張影像，預計飛行110分鐘左右，共4個架次。見下圖

圖1航線規(guī)劃

5.2 像控點與檢查點布設與施測

在區(qū)塊30中，航線參數設置后，我們根據無人機管家軟件內置的谷歌影像同時布設像控點，共布設了11個像控點，6個檢查點，同時在手機奧維APP中標記上像控點與檢查點，外業(yè)布點時就利用手機版奧維進行導航定位，到達點位后采用GPS-RTK連接千尋CORS賬號的方式進行像控點與檢查點的施測。

圖2像控點與檢查點布設

5.3 外業(yè)航飛

外業(yè)航飛完后現場及時下載POS數據，基站數據，檢查照片數跟pos數據是否一致，檢查照片是否漏片，是否存在質量問題，檢查完后轉入內業(yè)處理環(huán)節(jié)。

5.4 PPK數據解算，POS數據獲取

將獲取的各個架次的POS數據與基站數據在無人機管家進行事后差分解算，解算后合并整理成需要的POS數據文件。

5.5 photoscan空三加密

將獲取的照片和POS數據導入photoscan進行空三加密，空三報告精度達到要求后導出空三成果。

5.6 smart3d建模，點云生產

在smart3d中導入獲得的空三成果進行三維建模和點云數據生產，分別輸出OSGB格式的文件和LAS格式的點云數據文件。

圖3部分區(qū)域OSGB格式成果

5.7 terrasolid生產等高線

因為獲得的點云數據是根據生成的三維模型得到的數據，所以不需要進行坐標系轉換和檢校處理，直接進入terrascan模塊進行去燥、濾波、點云分類等編輯處理生成DEM文件，從而獲取等高線。

圖4Terrasolid點云數據處理

5.8 eps裸眼立體采集，編輯成圖

在eps中，將獲取的OSGB格式的文件生成傾斜模型，然后加載生成的傾斜模型進行裸眼立體采集，采集完后導入獲取的等高線進行最后編輯成圖。

圖5 部分區(qū)域DLG與DOM套合

六、問題與分析

在大比例尺地形圖的生產中，無人機航測產生的效益相對于傳統人工測繪來說是很顯而易見的，但是傳統航測的生產方法存在一定的弊端，傳統航測生產DLG是基于正射影像的基礎上進行立體采集，采集窗口聯動性差，需要佩戴立體眼鏡，同時手輪腳盤要相互配合好，不容易上手，培訓周期長，建筑物密集區(qū)域還需要進行大量的房檐改正等外業(yè)調繪工作。在本案例中，提出了外業(yè)采用正射補飛傾斜航拍（建筑物密集區(qū)域）的手段，內業(yè)采用photoscan做空三加密，然后導出空三成果到smart3d進行三維建模和點云數據的生產。生產的點云數據用terrasolid點云處理軟件進行去燥、濾波、地面點分類等編輯生成DEM文件，從而獲取等高線，最后用EPS進行裸眼立體采集和內業(yè)編輯處理成圖。這種作業(yè)方式上手快，效率高，減少了外業(yè)調繪工作中房檐改正的環(huán)節(jié)，也減少了因房檐改正引起的誤差。

七、結論

以1個城郊約 50 平方公里，有山地、農田及部分建筑為例（成圖比例尺1:500）：

用傳統測量的方式來完成，主要涉及到以下工作： 1、采用全站儀+RTK外業(yè)采集碎部點； 2、內業(yè)成圖投入18個作業(yè)員（9組）， 白天外業(yè)打點，晚上內業(yè)成圖。人測約40天*20人*每人日薪及差旅150元=12萬（如若換成5人工作量約為200天）。用航測的解決方案來完成整個項目需要做以下工作： 1、外業(yè)航飛 2、像控點的布設 3、空三加密 4、DLG的采集 5、外業(yè)調繪 6、內業(yè)編輯航測外業(yè)兩天轉換增加的內業(yè)約20天*4人*每人日薪及差旅150元=1.2 萬。由此我們可以得出結論：

（1）費用航測是人測的十分之一，即10%左右。人測費用是航測的10倍左右。

（2）工期短，若同樣人數，航測工期是人測的十分之一。

（3）省人力，航測外業(yè)加內業(yè)人員是人測人員的五分之一，如4人即可完成約20人的兩倍工作量。

（4）精度高。