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本文目錄一覽：
1、pos機定位圖解
pos機定位圖解
1 引言
在1 ∶ 500 地形圖測繪中，采用數字化測圖的作業(yè)方式更能保證地形圖地物的精度，但它需要控制網(wǎng)布設、逐個(gè)地物測繪、后期編繪等大量工作，整個(gè)作業(yè)周期很長(cháng)。由于無(wú)人機、定位技術(shù)的快速發(fā)展，用戶(hù)對地形圖測繪的周期要求更短，測繪單位需要改變傳統的作業(yè)模式，提升效率，縮短項目周期。無(wú)人機航測技術(shù)具有快速、便捷、準確等特點(diǎn)，但考慮無(wú)人機及相機等硬件因素，大多認為在內業(yè)處理及外業(yè)航攝上均需進(jìn)一步的提升才能完全滿(mǎn)足1 ∶ 500的測圖精度要求[1-6]。
本文通過(guò)采用無(wú)人機航測和RTK-全站儀傳統測繪兩種方式對龍巖的一個(gè)項目進(jìn)行測繪，并對作業(yè)成果進(jìn)行對比分析，測量成果滿(mǎn)足測量精度要求，有效地提高了生產(chǎn)效率，縮短了作業(yè)周期。
2 無(wú)人機航測技術(shù)概述
無(wú)人機低空航測技術(shù)主要包括準備工作、外業(yè)航攝及像控點(diǎn)測量、內業(yè)成圖和外業(yè)調繪五個(gè)階段，具體如圖1 所示。
圖1 無(wú)人機航測技術(shù)流程圖
3 1:500無(wú)人機航測技術(shù)研究
3. 1 項目概述
本次測試選取包括了房屋、道路、水田、河流、山體等地物類(lèi)型多的項目作為測試范圍，面積為3. 22 km2，如圖2 所示。采用KC1600 固定翼無(wú)人機，搭載已做過(guò)檢校的索尼a7r 相機進(jìn)行航攝。相機的主要參數: CCD大小: 35. 9 mm×24 mm，固定焦距: 36. 348 mm; 影像尺寸: 7 360×4 912; 像元大小: 4. 8 μm。航飛的主要參數:①相對航高: 255 m;②航向重疊度: 75%;③旁向重疊度:65%;④地面分辨率為3 cm。
圖2 項目區范圍圖
3. 2 控制資料
3. 2. 1 像控點(diǎn)
在無(wú)人機航測中，像控點(diǎn)布設均需考慮兩個(gè)條件:一是足夠數量合理分布的像控點(diǎn); 二是像控點(diǎn)的點(diǎn)位明確。目前無(wú)人航測軟件主要有Inpho、Pix4D 和航天遠景Mapmatrix 等，本實(shí)驗采用Inpho 進(jìn)行空三加密結合Mapmatrix 進(jìn)行航測成圖。無(wú)人機航攝與有人機航攝不同，其飛行高度低，速度慢，易受大氣升力、風(fēng)力的影響，造成重疊度不規則，因此對像控點(diǎn)布設及量測提出以下要求:
( 1) 像控點(diǎn)布設
在空三加密中，像控點(diǎn)分為高程點(diǎn)( VE) 、平面點(diǎn)( HO) 、平高點(diǎn)( HV) 、高程檢查點(diǎn)( CVE) 等。本試驗主要以平高點(diǎn)為主，部分像控點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，它的布設要遵循以下的準則: ①應布設在航向及旁向6 片或5片重疊范圍內，使布設的像控點(diǎn)盡量均勻; ②應布設在便于查找識別的位置; ③盡量布設在地表，如道路交匯處; ④顏色分界清楚區域，便于像控點(diǎn)精準刺點(diǎn); ⑤根據已有影像( 例如谷歌影像) 判斷是否存在不好布設控點(diǎn)的地帶，如一片森林或一片稻田等，針對這種地帶，在無(wú)人機起飛之前應灑石灰或其他建立可識別的標志性形狀作為像控點(diǎn)。本次航飛共布設84 個(gè)平高點(diǎn)，如圖3 所示。
圖3 像控點(diǎn)分布圖
( 2) 像控點(diǎn)測點(diǎn)及刺點(diǎn)
像控點(diǎn)的坐標是否精準影響整個(gè)測區的絕對定向的精度，因而對像控點(diǎn)的測量必須做到圓水泡居中，多次測量平差取值。本次航飛的像控點(diǎn)量測采用RTK量測10 次后進(jìn)行平差，得到較為精準的像控點(diǎn)坐標。
選用的像片控制點(diǎn)，其目標影像應清晰、易于辨別，特別是測區邊緣的像控點(diǎn)一定要清晰明了無(wú)異議，點(diǎn)之記說(shuō)明清楚無(wú)誤，如房角點(diǎn)，需說(shuō)明是東南角還是西北角的房角點(diǎn)。
3. 2. 2 空三加密
空三加密是在已知少量地面控制點(diǎn)的基礎上，通過(guò)量測重疊像片的同名像點(diǎn)坐標，依據攝影測量原理，運用解析方法求解像片外方位元素及加密點(diǎn)坐標的工作。本次試驗區采用Inpho 7. 1 做空三加密，通過(guò)將影像POS ( Position and Orientation System，定位定姿系統) 數據的坐標系由大地坐標轉為直角坐標，影像的畸變改正、構建影像金字塔模型、同名點(diǎn)提取、連接航帶、像控點(diǎn)刺點(diǎn)、平差等多個(gè)階段完成空三加密，本次測區的空三總共采用了82 個(gè)平高點(diǎn)，14 個(gè)檢查點(diǎn)，檢查點(diǎn)的精度如圖4 所示。
圖4 空三加密檢查點(diǎn)精度記錄表
3. 3 DLG 生產(chǎn)
3. 3. 1 立體測圖
采用航天遠景Mapmatrix4. 2 構建立體像對，進(jìn)行內業(yè)的立體采編。該軟件可不需要提前采集核線(xiàn)，可以采用實(shí)時(shí)核線(xiàn)進(jìn)行測圖; 能根據外方位元素和影像重疊度自動(dòng)組合立體像對，生成最佳的交會(huì )角，提高測圖的高程精度; 也支持自動(dòng)/手動(dòng)切換立體模型，實(shí)現無(wú)縫連接，降低接邊工作量和立體模型選擇的工作量，提高作業(yè)效率[7]。
3. 3. 2 外業(yè)調繪
立體測圖形成了初步DLG 成果后，通過(guò)外業(yè)調繪，復核地物的完整性及保證成圖的精度。外業(yè)調繪的工作包括屋檐更正、電桿連線(xiàn)、地物核實(shí)、道路調繪、水系調繪等內容[8]。在1 ∶ 500無(wú)人機航測中，最困難的在于屋檐的外業(yè)更正。將一些經(jīng)驗總結為以下幾點(diǎn):
( 1) 注記: 外業(yè)調繪對一幢房子往往標記很多字樣，如尺寸、注記、層數等，建議以分色來(lái)表述，便于內業(yè)改圖識讀，房屋結構盡采用拼音首字母來(lái)表示，簡(jiǎn)化外業(yè)地圖的注釋。
( 2) 屋檐寬度的量注: ①實(shí)地量取房寬( 長(cháng)) 反求屋檐，若單靠目估或直覺(jué)來(lái)評讀房屋的寬度往往是難以保證精度的，一定要量取房子真實(shí)的長(cháng)寬，當無(wú)法量取時(shí)，可借助圍墻( 或無(wú)檐房) 與其的直線(xiàn)共線(xiàn)等關(guān)系確定; ②滴水線(xiàn)法，關(guān)鍵在于找準地面上滴水痕跡，量取滴水痕跡至墻基的距離為屋檐寬度，若有排水孔、排水溝時(shí)不宜采用此法; ③比較法，要嚴格判斷相鄰房屋、同一幢房屋相關(guān)的邊是否存在平行或同一個(gè)直線(xiàn)上等幾何關(guān)系，此法主要根據某一相鄰房屋或同一幢房屋的某些邊無(wú)屋檐時(shí)可直接改正; ④目估法( 吊垂線(xiàn)法) ，將垂線(xiàn)切準至屋檐邊線(xiàn)后，量取垂線(xiàn)至墻基的距離，此法關(guān)鍵在于目測垂球線(xiàn)是否切準屋檐，在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，盡量不采用此法丈量屋檐。
( 3) 特殊情況的屋檐處理: 如實(shí)地兩房屋原本分開(kāi)，而采集時(shí)卻靠在一起，應注意兩房屋的關(guān)系，要量取房屋的邊長(cháng)來(lái)定位，并注明夾巷的寬度等。又如有女兒墻的平頂房屋，外面又有屋檐及屋檐是斜向的房屋，一定要量取房屋的長(cháng)寬或幢距進(jìn)行改正等等。
4 結果分析
采用航測外業(yè)調繪改正的數據和RTK 實(shí)測數據進(jìn)行對比分析，主要從平面精度和高程精度兩個(gè)方面進(jìn)行對比。在平面精度方面選取房屋轉角點(diǎn)、電桿點(diǎn)、田埂、坎和圍墻等地物的轉角點(diǎn)進(jìn)行對比，在高程精度方面選取居民區高程點(diǎn)、道路高程點(diǎn)和耕地高程點(diǎn)進(jìn)行對比，結果如表1 所示。將在RTK-全站儀傳統測繪和無(wú)人機航測投入的人員及階段周期分別作一個(gè)統計表，如表2 所示。
綜上分析，田埂、道路、坎等地物的平面精度較好，房屋精度較差; 實(shí)驗中發(fā)現，屋檐更正大的平面精度更低。因此，無(wú)人機航測應嚴格按照《中華人民共和國行業(yè)標準( CJJ /T 8-2011) : 城市測量規范》中1 ∶ 500的技術(shù)要求進(jìn)行高質(zhì)量影像獲取、像控點(diǎn)布設、空三加密。從DLG 成果上分析，平面精度在一定地物上是可以達到1 ∶ 500的地形圖測繪標準; 高程精度相對于平面精度略低，當對高程精度要求高時(shí)，應采用RTK-全站儀傳統測量方式測量。從表2 可以看出，采用無(wú)人機航測之后，減少了人員的投入，縮短了項目周期，節約了工程測繪項目的成本。
5 結論
本文采用固定翼無(wú)人機進(jìn)行低空攝影，通過(guò)充分的準備工作，進(jìn)行外業(yè)的航空攝影、像控點(diǎn)測量以及內業(yè)測圖，最終通過(guò)外業(yè)調繪階段形成試驗區1 ∶ 500地形圖。通過(guò)將此地形圖與同時(shí)進(jìn)行的RTK-全站儀傳統測繪數據成果進(jìn)行對比，分析總結出不同類(lèi)別地物的誤差情況，而且在項目的投入上得到了很大的改善。對于電桿、道路、田埂、陡坎、河流等地物可以采用無(wú)人機航測進(jìn)行成圖，對于復雜的房屋，如成群的老建筑及相關(guān)的高程點(diǎn)，應采用全站儀測量進(jìn)行補充修測，當對高程精度要求高時(shí)，應采用RTK-全站儀傳統方式測量，以保證精度要求，而且也能縮短項目周期。
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