无人机航摄影像测绘地形图的精度探讨.doc

无人机航摄影像测绘地形图的精度探讨杨正银 1桂木政 1李跃宇 2（1四川省遥感信息测绘院，四川 成都 610100；2四川省测绘地理信息局，四川 成都 610041）摘要 本文对同一地方的无人机影像利用不同像控点布设方案进行区域网平差解算，利用野外检测点对不同像控点布设方案的平差结果进行精度检查，将检查结果与国家标准、规范进行比较、分析，选择满足精度要求 的较佳布点方案区域网平差结果进行地形图测制，对测制的地形图进行了实地检核。关键词 无人机影像；像控点布设方案；区域网平差；精度检测中图分类号 P231文献标识码 A文章编号 1674-5019（2012）04-0174-03Precision Research of Drawing the Topographic MapBased on UAV ImagesYANG Zheng-yinGUI Mu-zhengLI Yue-yu翼轻型无人飞机获取的。相机类型：佳能 5Dmark II数码相机；焦距：24.3030mm；相对航高：810 m； 航向重叠：70%75%；旁向重叠：40%50%；基线 长度约为 210m；旋偏角：最大 2.1 度；影像色彩：1引言随着超轻型飞行器、无人飞行器等低空飞行平 台搭载 2000 万像素以上小像幅数码相机的航空摄影 研究和应用不断深入，低空无人机数码航空摄影作 为一种新的测绘手段，以其特有的运输便捷、灵活 机动，起飞降落无需专用机场，数据获取高效快速、 精细准确、成本低廉等显著优点，在小块区域、常 规航摄困难地区、突发自然灾害等地区进行高分辨 率影像快速获取方面具有明显优势，成为传统航空 摄影的有力补充。低空无人机航摄影像测绘地形图是新型的测绘 技术和测绘工艺，原有航空摄影测量规范已不能满 足此类低空数字航空摄影测量的要求。本文以利用 固定翼轻型无人机航摄系统测制 1:1000、1:2000 地 形图试验为例，探讨和分析无人机航摄影像测制地 形图所能达到的精度情况。2像控点布设方案探讨由于无人机航空影像像幅小，航片之间重叠度 大，基线长度较短，与常规航片或 UCD 等数码影像 比较，在同等面积、制作相同比例尺地形图，无人 机数码像片无论是航线数还是像片总数，都远远大 于常规航片及 UCD 数码影像，依据原航空摄影测量 规范布设野外像片控制点，则外业工作量成倍地增 加。探讨满足测图精度要求的像控点布设方案，是 利用无人机航摄影像测绘地形图的关键。2.1 无人机航空影像本文使用的无人机影像是 2010 年 7 月采用固定真彩色；像素大小：6.4um；地面分辨率约为 21 cm；单张原始影像尺寸为 37445616 像素，畸变改正后影像尺寸为 38205712 像素，覆盖地面面积约为802m1200m。2.2 试验区选取 像控点不同布设方案区域网平差解算试验区面积约 15.5 平方公里，涉及 5 条航线，125 张像片， 地形类别为平地；选取其中 4 平方公里区域为 1:2000 地形图测制试验区，地形类别：3/4 为平地、1/4 为 丘陵地；在 1:2000 地形图试验区域内选取 1 平方公 里的平地区域进行 1:1000 地形图测制试验。定向点检查点航线图 1 区域网平差试验像控点、检查点分布图测绘第 35 卷第 4 期 2012 年 8 月1752.3 像控点不同布设方案区域网平差试验2.3.1 像控点布设方案分别选取了 2 条、4 条、6 条、8 条、12 条、18 条、24 条基线跨度（分别布设 119 个、64 个、44 个、36 个、26 个、26 个、17 个外业像控点作为定向点） 对同一区域网进行了空中三角测量平差解算，利用 相同的 142 个野外检查点分别对不同布点方案的区域网平差解算结果进行检测。5 条航线组成的区域网及试验区内布设的 119 个像控点、142 个野外检查点、地形图测制试验区（图中方框）分布如图 1 所示。2.3.2 区域网平差结果分析数字航空摄影测量 空中三角测量规范中对 比例尺为1:2000地形图区域网平差的精度规定如表13所示 ，本次试验采用相同的 142 个野外检查点对像控点不同布设方案区域网平差解算结果如表 2 所示。表 1基本定向点残差、检查点误差、公共点较差最大限值（m）表 2 像控点不同布设方案平差解算结果（m）个数表 3 1:1000、1:2000 地形图平面精度检测结果（m）表 4 1:1000、1:2000 地形图高程精度检测结果（m）1:1000 DLG 高程精度汇总表图号地形类别检查点个数高程中误差最大误差航内规范中误差462.5-503.0平地440.140.730.21:2000 DLG 高程精度汇总表图号地形类别检查点个数高程中误差最大误差航内规范中误差462.0-501.0平地490.290.650.4462.0-502.0平地390.320.710.4462.0-503.0平地530.280.680.4462.0-504.0丘陵530.360.790.51:1000 DLG 平面精度汇总表图号地形类别检查点个数平面中误差最大误差航内规范中误差462.5-503.0平地690.270.570.61:2000 DLG 平面精度汇总表图号地形类别检查点个数平面中误差最大误差航内规范中误差462.0-501.0平地860.461.061.2462.0-502.0平地700.370.941.2462.0-503.0平地510.400.951.2462.0-504.0丘陵580.580.951.2方 案基线 跨度 数定向 点个 数检查 点个 数定向点 最大误差检查点误差（1:1000、1:2000）平面高程平面高程中误差最大 误差中误差最大 误差超限一21191420.288-0.1900.1180.3300.096-0.187二4641420.2890.1600.1200.3800.1040.206三6441420.277-0.1760.1260.3900.1130.244四8361420.278-0.1570.1270.3820.1970.46922五12261420.285-0.1650.1300.4020.2650.70833六18261420.2860.1430.1410.4230.292-0.75840七24171420.2950.1420.1970.4040.2560.66130成图比例尺点别平面限差高程限差平地丘陵地平地丘陵地1:1000基本定向点0.30.30.200.26检查点0.50.50.280.40公共点0.80.80.560.701:2000基本定向点0.60.60.200.26检查点1.01.00.280.40公共点1.61.60.560.704 地形图精度检测及分析根 据 测 绘 成 果 质 量 检 查 与 验 收 GB/T24356-2009 的要求，分别到实地对 4 幅 1:2000 地形 图的平面和高程精度进行了检测，对 1 幅 1:1000 地形图的平面精度进行了检测。检测点主要是固定的 道路交叉中心、田埂交叉处、水沟交叉处以及联测了一部分容易判读的像控点，避免了容易变化的地 埂及没有铺装材料起伏变化大的路面。检测结果如 表 3、表 4 所示。通过对表 3、表 4 地形图平面及高程检测精度结 果的分析，可以看出 1:2000 地形图的平面和高程精 度均满足1:500 1:1000 1:2000 地形图航空摄影测量内业规范对 1:2000 平地、丘陵的成图要求；1:1000 地 形 图 的 平 面 精 度 满 足 1:500 1:10001:2000 地形图航空摄影测量内业规范对 1:1000 平 地、丘陵的成图要求,高程精度却不够理想。5 结论利用“固定翼轻型无人飞机航摄系统”，基于 6 条基线跨度进行野外像片控制测量，可进行：（1）平地、丘陵地区 1:1000 地形图测绘，但 平地地区高程注记点需野外实测。（2）平地、丘陵地区 1:2000 地形图测绘。 低空无人机数码航摄是信息化测绘技术体系建设中实时化数据获取体系的重要内容，是现有航空 航天影像获取体系强有力的补充，是应对突发事件 测绘保障的重要手段，是重点区域监测地理国情的 基本工具，是地理信息快速更新的重要途径。利用 无人飞机航摄系统制作 1:1000、1:2000 数字正射影通过分析表 2 中不同布点方案及平差结果，可以看出基线跨度数小于或等于 6 时布设的野外像片 控制点参与定向进行区域网平差，其平面和高程精 度均可达到数字航空摄影测量 空中三角测量规 范对 1:1000 及 1:2000 平地、丘陵的精度要求； 基线跨度数大于 6 小于 24 时，布设的野外像片控制 点参与定向进行区域网平差，其平面精度可达到数 字航空摄影测量 空中三角测量规范对 1:1000 及1:2000 平地、丘陵的精度要求，但高程精度不能满 足数字航空摄影测量 空中三角测量规范对1:1000 及 1:2000 平地、丘陵的精度要求。3 1:1000、1:2000 DLG、DOM 生产试验通过对表 2 的综合分析，本次地形图精度检测 试验选用了 6 条基线跨度野外像片控制点进行区域 网平差后的加密成果创建立体模型，并在立体模型 下对 4 幅 1:2000 试验图幅和 1 幅 1:1000 试验图幅 的全要素进行立体判读、采集，制作调绘工作底图， 外业利用调绘底图进行实地核查及补测、补调，内 业再根据调绘资料编辑制作数字线划图 DLG，最后根 据野外实测的检查点对 DLG 成果进行精度检测。像图（DOM）、数字线划图（DLG）、数字高程模型（DEM）及三维景观模型等系列成果，这些成果在应急抢险、灾后重建、新农村建设、数字城市建设、地理国情监测以及工程建设等诸多领域将发挥重要作用。参考文献1 GB/T 7931-2008，1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影 测量外业规范S.2 GB/T 7930-2008，1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影 测量内业规范S.3 GB/T 23236-2009，数字航空摄影测量 空中三角测量规 范S.4 GB/T 20257.1-2007，国家基本比例尺地图图式第1部分1: