无人机航测技术方案

无人机航测技术方案无人机航测技术方案一、基本要求及技术指标1.1坐标和高程基准坐标系统：采用2000国家大地坐标系，高斯—克吕格投影，3度分带；高程基准：1985国家高程基准；航摄比例尺:1:2000；航摄高度：相对航高约:1200m。1.2航摄要求1）像片重叠度：航向重叠度约为70%；旁向重叠度约为50%；2）像片旋偏角:旋偏角一般不大于12º，在像片航向和旁向重叠度符合规范要求的前提下，最大不超过25º；在一条航线上达到或接近最大旋偏角限差的像片数不得连续超过三片；在一个摄区内出现最大旋偏角的像片数不得超过摄区像片总数的4％；在高差特别大的地区，可以插补航线；航线弯曲度不大于3%。3）补摄与重摄航摄过程中出现的绝对漏洞、相对漏洞及其它严重缺陷必须及时补摄；漏洞补摄必须按原设计航迹进行。补摄航线的长度应满足用户区域网加密布点的要求；对于不影响内业加密选点和模型连接的相对漏洞及局部缺陷（如云、云影、斑痕等），可只在漏洞处补摄。补摄航线的长度应超出漏洞外一条基线；应采用同一主距的数字航摄仪进行补摄；当采用GPS、POS等辅助航空摄影技术时，应参照相应的补摄与重摄要求进行。1.3数据文件命名要求以图幅组织数据：1）DSC0_名称.JPG，表示影像文件；2）名称.csv，表示POS文件；其他文件类似上面命名。1.4精度要求数字正射影像（DOM）地面分辨率：0.2米；数据格式：格式为tif，并带有tfw坐标文件；分幅尺寸：50cm×50cm正方形标准分幅；图幅编号采用图廓西南坐标公里数编号法，X坐标公里数在前，Y坐标公里数在后，编号如4261.000-384.500；影像定位：DOM数据起始点为左下角像元中心点对应的平面坐标；影像色彩模式：24位（比特）；色彩特征：影像清晰，反差适中，颜色饱和，色彩鲜明，色调一致、纹理清楚，层次丰富，无明显失真，有较丰富的层次、能辨别与地面分辨率相适应的细小地物影像，满足外业全要素精确调绘和室内判读的要求；影像噪音：影像应无噪声、污点、划痕。数字高程模型（DEM）地面分辨率：2米；数据格式：*.tif；分幅尺寸：50cm×50cm正方形标准分幅；接边：相邻数字地表模型数据应接边，接边后数据应连续，无裂缝现象，相邻图幅重叠部分的地形高度信息和建筑物高度信息应一致；数据存储：数字地表模型存储时应由起始格网点起，按从西向东，由北向南的顺序排列；水体：静止水体范围内的地形高度信息应一致，双线河内的地形高程值应自上而下平缓过渡，高程值应低于两侧地形高程；空白区域：空白区域在所获取高程数据源出现局部中断的情况下使用，位于空白区域的格网应赋予高程值-9999，对空白区的处理有记录。二、仪器设备和软件2.1仪器设备和软件仪器设备一览表序号仪器、软件名称标称精度数量1无人机1套2航空摄影仪1套3机载差分设备5mm+1ppm1套4南方测绘GPS接收机5mm+1ppm2台5台式电脑5台6笔记本电脑2台7PDA掌上电脑1台8南方CASS成图系统1套9Inpho处理软件5套10Pix4d处理软件2套11Waypoint解算软件4套12绘图仪1台2.2航测设备参数本次项目采用机载差分航空摄影技术，设备为河北翔鹰科技有限公司PPK差分设备和翔鹰XY-1000型无人机。相机为日本SONY公司的全画幅RX1Rm2（像素4200万）和RX1（像素2400万）相机。设备参数见下表:设备详细参数外形尺寸:机身

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翼展

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高度1100x1718x200mm动力电动飞行操作全自弹射起飞、伞降回收机身材质EPO聚苯乙烯聚乙烯混合材质起飞重量:3.3kg任务载荷:SONYRX1空中拍摄面积：10km2(GSD5cm)，20km2(GSD10cm)（GSD:地面分辨率）巡航速度:60-70km/h续航时间:60-80min（电动）升限海拔4500米控制半径:20km适应环境风力5级（风速35Km/h）、小雨三、项目实施总体技术路线3.1项目实施总体技术路线和流程图项目开始前，需要准备测区的范围和控制点资料，向军事和航管相关部门申请航飞批文，按规程要求到相关接洽部门协调，地面控制测量组开始进场查找控制点、参考面数据采集和静态GPS联测等地面工作，航飞得到许可后，安排飞机进场，安装调试最佳状态后，飞机起飞进行数据采集，各项指标均应按照航飞设计指标进行，如果出现漏飞、数据质量差等问题，立即进行补飞，如果原航线满足补飞要求，可按原航线补飞、也可以按新航线补飞。内业采用INPHO、pix4d等软件进行数据处理，最终得到DEM、DOM、DSM等成果数据。公司技术部将对所有数据进行内业检查后，有重点的进行外业检查，编写检查报告后交给总工审核，审核通过后交给甲方验收，详见下图。测前准备及航飞批文办理、航飞协调测前准备及航飞批文办理、航飞协调影像及差分GPS数据采集控制测量及影像及差分GPS数据采集控制测量及 观测埋石选点数码影像数据采集差分数据数据采集IMU数据采集GPS流动站数据采集GPS参考站数据采集观测埋石选点数码影像数据采集差分数据数据采集IMU数据采集GPS流动站数据采集GPS参考站数据采集结合CORS基站解算成果结合CORS基站解算成果参考面测量参考面测量数据处理数据处理 生成DEM数据生成DOM数据生成DEM数据生成DOM数据 成果检查验收成果检查验收质检部门检验报告质检部门检验报告项目实施技术路线流程图3.2测区航线布设测区航摄飞行设计从高效、经济的原则出发，综合考虑仪器设备的性能、地形、地势、高差、摄区形状、航高、航向重叠度、旁向重叠度和航行协调等一系列要素进行设计。航飞设计技术参数表设备型号Sonyrx1视角(°)45相对航高H（m）550飞机地速(m/s)20影像地面分辨率（m）0.09影像数量（张）3825像片一般航向重叠度%70像片一般旁向重叠度%50航线间隔(m)906航线数（条）85航线总长度（km）1451预计作业时间（h）22.2时速（km/h）1503.3预处理过程中的数据质量检查数据预处理中，导航数据导入pix4d后，要查看导航数据的起止时间是否与实际飞行时间匹配，飞行轨迹是否完整，无中断；覆盖数据检查:检查激光数据和影象数据是否覆盖了整个测区范围，是否有数据漏洞、条带遗失。在进行航带调整时，航带调整必须很细心。在航带平面调整中，调整后的地物要与参考面测量中的地物完全重合，否则需要重复以上步骤重新调整，直到满足要求为止。高程相对调整的结果要达到小于15cm的数据精度指标的要求，否则会影响到后续处理的精度。在航带高程绝对调整中，要查看生成的报告里面的平均误差是否达到下面所述的数据精度指标的要求，在此基础上，才能进行后面的处理；数字高程模型（DEM）制作过程中要严格按照标准流程进行，制作过程中，检查房屋建筑是否过滤干净，房屋周围的树木以及森林的植被是否大范围去除干净，大面积的无激光点的水域是否内插完全，没有空洞。总之，DEM中须无明显的地物残留，去除率应达到95%，这样有利于后面的分类处理，有利于提高点云分类的精度。正射影像（DOM）检查:检查正射影像中是否有黑洞，是否有影像变形，是否有影像缺失；影像拼接处是否存在错位（特别是注意道路和房屋的拼接处），是否有拼接缝；影像整体色彩应均衡；图幅结合表须无错误，无细缝；无存在其他缺陷。3.4DEM制作制作方法DEM是用立体成像技术生成的起伏的地面模型。格网化应将经过校正的点云数据根据点云的坐标值按照一定的点间隔插入到规则格网中，将点云数据分成指定大小的一系列图幅。填补小缝隙应将经过格网化的点云数据进行填充处理，将影象中的小缝隙，小黑洞用周围点的灰度值填充起来，使其有高程值。使影像中无黑洞。去除粗差点将经过填充处理的点云数据进行去除高点处理，将比地面点或者地物点高很多的粗差点去除。生成浮雕影像将经过填充和去除粗差点处理的点云数据生成浮雕影像，使点云数据生成三维模型，以便更直观的反映地表的情况。过滤在经过填充和去除粗差点处理的点云数据基础上，进行过滤处理，应将地表的一些地物（如房屋，植被地物等）滤除掉，以便后面的处理中生成地表模型。在进行过滤时，应首先要做的就是进行过滤参数的试验，过滤参数选的好，才能过滤的好，才能保证数据成果的质量，也能减少很多手工工作量，是个很重要的步骤。试验好了参数后，然后将参数应用于所有的过滤命令中。手工编辑在进行了过滤处理后，影像上有很多黑洞，那些黑洞就是过滤掉地物后留下的。但是用程序自动过滤，很多地物都没有过滤干净，因此需要进行人工干预处理，应将未过滤掉的地物手工擦除。上一步中，如果参数设置的很好，将减少很多人工编辑的工作量。内插手工编辑后，影像上存有很多黑洞，需要经过内插处理，应用黑洞周围的那些高程点将黑洞内插上，使地面平坦。经过内插处理后的影像，地面上的地物基本上被去掉，地面都是比较平坦光滑的。裁剪重叠区裁剪经过内插后的DTM影像，应将每幅影像边缘的重叠区裁剪掉。生成DTM模型。3.5DOM制作使用的软件作业软件序列号设备数量备注1Pix4d2套粗处理2INPHO_orthovista软件2套影像处理制作方法DTM_RGB制作DTM_RGB的制作过程与DTM的制作过程基本上是一样的，唯一的区别就是在过滤的时候，不能将影像上的桥梁滤掉，要将影像上的桥梁保存起来。正射影像校正将外业采集回来后的影像，用生成的DTM_RGB模型对影像进行校正，生成经过校正的单幅正射影像。匀色将单幅的正射影像导入到inpho软件中，用inpho软件对正射影像进行匀色，使影像的整体颜色匀称，协调。制作编辑镶嵌线利用inpho软件对多幅影像进行镶嵌线生成并对其进行修改编辑，制作适当的影像镶嵌线。影像分幅制作根据镶嵌线和匀色后的影像进行分幅处理，最终获取正射影像DOM。3.6各项关键技术指标控制漏