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飞马智能航测系统F1000大比例尺(1:500)测图应用案例

发布时间:2019-9-22 | 阅读次数:230

多年以来,大比例尺地形测绘工作主要采用人工作业模式,测绘人脚步丈量、跋山涉水、常年野外奔波,辛勤劳作,这样的外业劳动存在强度大、工序复杂、耗工费时、成本高等问题。而随着科技的发展,测绘行业对于地理信息数据的精确性、时效性要求越来越高,测绘行业需要能够快速、高效、准确的获取地理信息和数据的解决方案。因此无人机航测的“小快灵”特点在测绘领域便愈发受到大家的关注,并已成为航测领域的重要力量。


项目背景

近日,广东省某测绘单位为了解本市区域的发展现状和城市规划,展开了对辖区内某别墅区的测绘普查工作。由于项目存在时间紧迫、测区内不方便人工作业等因素,在综合考虑后,项目方决定采用飞马智能航测系统F1000进行高分辨率航拍影像数据获取。

在此次项目中,飞马机器人根据项目单位要求,对该别墅区进行了高分辨率影像的采集、外业控制点布设、空三处理和立体采集等,完成了测区1:500地形图制作,满足规划使用要求。

飞行方案

本次项目的测区面积约3.1km²,地形主要以平原为主,平均海拔约38m,最高约56m,最低约23m。根据甲方作业需求,本次飞行方案采用Sony α5100微单数码相机,设计地面分辨率5cm,相对航高256m,航向重叠80%,旁向重叠80%,共设计1架次飞行作业。本次飞行任务采用航向、旁向均为80%的大重叠度飞行方案,目的是后续进行三维建模测试,实际数据处理过程中采用了抽片处理的方式,抽片后的航向、旁向重叠度为60%。

测区平均飞行高度约为263m,根据测区内最高点和最低点高程,计算可得实际获取影像的GSD为4.0cm~4.7cm,满足1:500航摄规范的要求。

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测区航线规划图


控制点布设方案

飞马智能航测系统F1000无人机航测系统具备三模(GPS、北斗、GLONASS)导航功能,通过算法优化,无地面控制点直接成图,精度可达到1-1.5米

因此依据规范和飞马智能航测系统F1000定位精度高的特点,结合实际生产经验,通过测算设计,共观测均匀分布于全图范围平高点24个。由于测区内地物细节丰富、特征易识别,采用RTK测量方法在测区内选择明显地物点观测平面坐标和高程作为像控点。


飞行参数

采用飞马智能航测系统F1000无人机进行航摄。具体参数如下:

表1   飞马智能航测系统F1000航摄参数

航摄时间

2016.05.08

航摄相机

SONY-α5100(已检校,见附录)

像元大小

3.9µm

镜头焦距

20 mm

相对航高

256m

地面分辨率

0.05m

快门速度

1/1000秒

光圈大小

3.2

ISO

200

飞行里程

48.2km

飞行时间

40分钟

拍摄像片

1230张

飞行过程监控各飞行参数均正常,巡航时速度基本稳定在60 km/h,飞行姿态平稳,滚转、俯仰角度偏差< 5°。统计飞行姿态角,得到:

表2 飞行姿态统计

单位:度

姿态角

Roll

Pitch

均值

3.583

-0.704

中误差

2.999

3.491

整个任务共完成1230张原始影像拍摄,并现场通飞马无人机管家软件智检图进行数据质检,共用时21分钟,确认全部影像合格可用,确保整个飞行作业圆满完成。

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质检报告


导出工程

通过无人机管家整理原始数据后导出PHOTOMOD工程,生成畸变差纠正后的影像,以及精化后的POS。


空三加密

采用航空摄影测量软件PHOTOMOD进行空三加密处理,导入纠正后影像、精化后POS、GCP文件,经过测区构建、自动匹配连接点、空三加密、影像匀光匀色、正射纠正、影像镶嵌等处理,完成点云、DEM、DOM数据提取。

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导入控制点


空三计算结果

本项目共布设像控点24个,实际刺点过程中,发现3个控制点点位不清晰故作为检查点使用,有3个控制点超出立体范围,故作为平面点使用,实际参与运算控制点数为18个,控制点残差精度报告如下:

表3 地面控制点残差 单位:m


ResX

ResY

ResZ

ResXY

精度限制

0.1

0.1

0.15

0.1

绝对平均值

0.032

0.023

0.068

0.044

均方根

0.041

0.031

0.078

0.051

最大值

0.107*

0.067

0.158*

0.109*

通过精度报告可知,空三结果中平面中误差0.051m,高程中误差0.078m。依据GB/T 23236-2009 《数字摄影测量空中三角测量规范》规定空三精度,对于飞马智能航测系统F1000获取航摄数据的空三结果,平面、高程中误差均满足1:500测图精度要求。


立体测图

立体采集采用MapMatrix软件进行,将空三后得到的外方位元素、相机参数以及纠正后的影像导入MapMatrix进行立体量测。


空三质量检测

空三质量检查主要通过以下几种方式进行:

  1. 在测区范围内均匀挑选几处具有明显特征的地物,在立体环境下观测地物是否正常,是否存在上下视差,光标是否能切准地物;

  2. 量测控制点附近地物高程,检查高程值是否接近控制点数值;

  3. 跨模型检查,即量测跨模型的典型地物(如房屋、道路),检查模型是否一致,接边是否正常。

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检查控制点附近高程

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跨模型检查


DLG采集生产

测区DLG采集任务分区主要沿道路、水域等特征地物进行,便于减少接边的工作量。本次任务划分为5块进行,如下图所示,作业员采集完成后进行接边,然后进行分幅处理,最终输出标准格式的DLG产品。

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DLG采集任务分区


飞马智能航测系统F1000可快速高效获取高精度低空遥感影像地形数据,使得测绘成果更具有时效性,尤其适用于时间紧、任务重、特殊情况的应急测绘任务,为国家基础地理测绘、大比例尺地形获取等应用提供了实时可靠的数据支撑。

本次低空遥感航测任务快速高效的获取了测区高精度DOM,并通过外业控制点布设校正方案,得到别墅区1:500大比例尺精细测图产品,为了解区域发展现状和城市规划提供了精确的数据依据和支撑,整个航空测量任务得到了合作单位的一致好评和认可。

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无人机管家快拼DOM

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空三加密点

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自动匹配点云及DTM数据


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原始影像局部放大图
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DEM成果
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DOM成果套合DLG数据
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相机检校报告
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参考文献

GB/T 23236-2009 《数字摄影测量 空中三角测量规范》

CH/Z 3004-2010 《低空数字航空摄影测量外业规范》

CH/Z 3005-2010 《低空数字航空摄影规范》

CH/T 9008.1-2010 《基础地理信息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字线划图》

CH/T 9008.2-2010 《基础地理信息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型》

GB/T 27920.1-2011 《数字航空摄影规范 第1部分:框幅式数字航空摄影》

CH/T 3006-2011 《数字航空摄影测量 控制测量规范》

DB33/T 522-2014 《1:500 1:1000 1:2000 数字地形图测绘规范》


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