无人机倾斜摄影技术在 1∶500带状地形图测量中的试验及分析

应用机载pos组合导航系统可以获取摄影相机的外方位元素和飞机的绝对位置，实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术。2005年-2010年，陕测二院采用全球gps定位系统、航空摄影资料、卫星遥感影像、雷达影像等高新测绘技术，依靠卫星电话、北斗导航系统等现代化的 交通通讯工具，完成了祖国西部21万平方千米1：5万比例尺地形图的测绘任务，填补了该区域没有1：5万比例尺地形图的历史空白，完成了120多万平方千米的国家1：50000更新测绘任务。

关键词:无人机; 倾斜摄影; Smart3D; 实景三维模型

引 言

20 世纪 20 年代诞生了最早的无人机，主要用于军事活动，但由于其特有的技术优势，后来逐渐延伸到民用领域和科研领域。随着无人机载荷、飞控技术和非量测数码相机的飞速发展，无人机倾斜摄影技术被引入测绘地理信息行业，突破了传统摄影测量对气候、空域、机场等条件的限制，并以其经济、快捷、机动灵活等特点，在应急抢险、抗震救灾、小范围快速成像成图等方面显示出了无法比拟的优势。

通过这次的户外测量和内业数据的处理,我基本上掌握了数字测图的一些基本内容自己的测绘习惯.另外团队合作也很重要. 一个小组要想完成一份好的实习作业，光靠一个或几个人的力量是不够的，需要充分发挥每个人的作用。不过在投入方面，华侨城显示出战略倾斜，2016年旅游综合业务的支出成本占总营业成本的57.11%，比上年增加33.97%，可见华侨城在发力“地产+旅游”战略时，投入比例也发生了改变。实习目的：通过实地的测量实习，巩固课堂所学的理论知识，熟练掌握水准仪、经纬仪的基本操作，掌握导线测量、三角高程测量、四等水准测量的观测和计算方法，学习如何进行实地的地形控制测量和地形图的展绘、拼接，在实习的同时也体验一下实际测量工作的生活、培养团队协作能力。

角度测量测量方法编码小读数1精度2望远镜物镜孔径45mm放大倍率30成像正像视场角130短视距1.0m显示显示屏双面照明有补偿器倾斜传感器自动垂直补偿补偿范围3水准器长水准器30/2mm圆水准器8/2mm电源电池6v可充镍-氢电池电池工作时间15h其它对点器dt402(光学对电器）/dt402l（激光对电器）数据接口rs-232c仪器大小153175328mm工作温度-20℃～ 50℃仪器重量4.0kg装修流程:安装工程产品应用：激光是一种方向性极强、能量十分集中的光辐射，这对于实现测量过程的高精度、方便性及自动化是十分有益的。2 技术指标三维激光扫描仪的技术指标主要包括扫描范围、单次测量点位精度、测距精度、测角精度、分辨率、扫描速率、扫描光斑直径、扫描间距、水平扫描角度范围、垂直扫描角度范围等，应根据工程精度的需要，并满足相应测量规范标准要求选用。便宜的电子风水罗盘分辨率0.1度，精度是3～4度，玄学通内置的电子罗盘采用美国的无人驾驶飞机使用的同质量的电子罗盘，它的分辨率0.1度，精度是0.5度，也就是二千多元的一种，这种罗盘出厂前每一部都需要在测试现场进行精度校正才能完成制作，生产工艺要求非常高，它的原理主要是利用地磁场来测量。

1无人机倾斜摄影系统简介

倾斜摄影原理倾斜摄影技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用的是五镜头相机）。“未来战斗系统”将由18种有人和无人操纵的地面和空中平台组成，包括步兵输送车、车载战斗系统、间接瞄准火炮系统及迫击炮系统、指挥控制车、侦察车、维修抢救车、救护车及无人操纵侦察车、突击车和后勤保障车等地面平台和多个级别的无人机，由指挥控制车通过通信网络对它们实施指挥和控制。现在地上的立体三维系统已经建成了，就是邳州市规划馆展览中心所展示的地面立体三维系统，将来地下管线立体三维系统建立之后，将地下立体三维和地面立体三维结合起来，把地下和地上规划纳入一体，让邳州市城市总体规划更加科学，避免重复建设和浪费，能够节约建设成本，更加安全。

1) 无人机飞行平台。

由于多旋翼无人机具有成本低，飞行平稳等优点，本试验采用一套六轴的多旋翼无人机平台，该平台主要技术参数见表 1。

表 1 海燕 HX－X2 多旋翼无人机平台技术参数

2) 飞行控制系统。

此外运-8第三种高新飞机还对飞机的飞行控制系统进行了改进，采用一套数字式双通道自动驾驶仪代替运－8飞机的模拟式自动驾驶仪，航空电子系统采用arin29数据总线进行集成，可以将飞行、导航等系统有机的联接在一起，实现数据的统一处理和综合显示，座舱显示采用综合显示系统可以显示通信导航、飞行管理等系统的参数，主要显示系统是4块大屏幕液晶电子飞行仪表显示系统。通过使用平衡仪辅助地面人员操纵无人机，可精确控制无人机的飞行姿态。具备**实时反映飞机飞行状态的电子仪表，包含高度仪表、气压仪表、备用姿态仪表、导航显示器、姿态仪表、温度仪表、备用导航仪表、发动机工作指示仪表、时间仪表、数字地图及引擎操作设备、飞行操纵杆等，能准确记录反映驾驶者飞行数据和飞机飞行状态。

3) 倾斜摄影相机系统。

我们采用可编程序控制器()作为下位机对整套系统的重要参数如炉温、炉内负压、排烟温度进行实时采集监测，并通过监测值对整套系统实现全(半)自动控制。第四，落地切合的erp系统，场景导购app的erp系统，整合商品价格，轻松带单，搭配整套销售，更有询价功能保护经销商品牌价格，独立商圈，形成独立联盟。这里值得一说的是索尼a99ii新的混合相位检测自动对焦系统，硬件原理其实与上代所谓“双自动对焦系统”类似，单反相机af采用独立相位检测af模块，而微单相机af采用图像传感器上内置的焦平面相位检测点，a99ii相当于融汇了a77ii、a7rii两款机型的对焦系统。

表 2 海燕 HY－X2 多旋翼无人倾斜摄影相机系统技术参数

4) 地面控制系统。

利用景象匹配辅助导航系统的预测位置，得到实时图和基准图之间的粗略对应关系，采用所提色彩恒常算法降低它们之间的色彩差异，确保二者直方图在 rgb 色彩空间中的一致性，进而提高景象匹配辅助导航的定位精度。该软件支持固定翼、旋翼等多种丰富的飞行平台，满足各种应用需求的航线模式，支持真三维地形数据的精准三维航线规划、三维实时飞行监控、快速飞行质检、丰富的数据处理工具箱、稳健的精度控制和自动成图等。在北京空军后勤部演练指挥中心，可以清楚看到无人机飞行实时航拍画面、物资补给路线轨迹、航线规划图、吊舱空投和投送地实时情况，投送动态一目了然。

5) 地面处理系统。

随着实景三维模型在智慧城市、建筑等测绘地理信息领域的广泛应用，用户对实景三维模型的成像质量、精度的要求不断提高，普通的 PC机或服务器无法通过并联方式解决几何级数增长的倾斜摄影数据。针对倾斜摄影获取的影像数量多、图像几何关系复杂等难题，基于流行倾斜摄影三维建模软件，采用系统集成优化的方案，探索自主构建了海燕 UDP ( UAV Data Processing) 无人机倾斜影像数据处理集群系统，相比于市场上数据处理集群系统集成商构建的系统具有针对性强、操作控制简单、可扩展性好、计算性能好、处理软件适应性好等特点。该系统由计算节点( 包括建模节点和空三节点两类) 、存储中心、集群主控、机柜等几个部分组成。整套系统安装接口简单，适用大多数无人机商业软件多节点计算功能，如 Smart3D、Photoscan、Pix4D 等。整套系统的详细技术指标见表3。

表 3 “海燕”UDP 无人机倾斜影像数据处理集群系统功能组成及技术指标

2试验及分析

2．1 试验区概况

试验选取长春市二道区中的村镇开展 1 ∶ 500 带状地

形图测量试验。试验区全长 1 km，带状宽度约 300 m，试验区为平原地貌，最大相对高度约 80 m。根据测图设计要求，需要提供试验区内全要素 1 ∶ 500 带状地形图( 沿中线两侧各 150 m 范围) 。

2．2 无人机航测

试验采用海燕 HX－X2 多旋翼无人机倾斜摄影系统

进行航测，技术流程如图 1 所示。

图 1 无人机航测技术流程

1) 前期设计

三、方法和步骤一、计算测设数据如图所示，a、b为已知平面控制点，其坐标分别为a（xa，ya）、b（xb，yb），p点为建筑物的一个角点，其坐标为p（xp，yp），现根据a、b两点，用极坐标法测设p点1 500地形图精度，其测设数据计算如下：（1）计算ab边的坐标方位角αab，和ap边的坐标方位角αap。1).踏勘选点 每组在指定测区内进行踏勘，了解测区地形条件，按踏勘选点要求，选定4～5点，选点时应注意：相邻点间应通视良好，地势平坦，便于测角和量距。三是忽视了点的位置对坐标的影响，如点b的纵坐标应是bm长的相反数．另外解答本类问题还常出现计算错误而失分．所以要加强计算能力的训练与培养． 如右图所示，在底面是菱形的直四棱柱abcd－a1b1c1d1中，底面的边长为a，且有一个角为120°，侧棱长为2a，在空间直角坐标系中确定点a1，d，c的坐标． 易错点空间点的坐标的求法 ●误区警示 [思路分析]错解主要是不知道点的坐标是用点在各个坐标平面xoy，yoz，zox的射影来确定． 如图所示，三棱柱abc－a1b1c1中，所有的棱长均为2，侧棱aa1⊥底面abc，建立适当的坐标系写出各顶点的坐标． 当 堂 检 测 1．下列点在x轴上的是() a．(0。

图 2 试验区飞行航线及控制点、检查点分布

2) 航摄数据采集

将规划好的航线载入飞行控制系统1 500地形图精度，地面控制子系统按照规划航线控制无人机飞行，倾斜摄影相机系统则按预设的航线和拍摄方式控制相机进行拍摄。本试验共获取影像 6 000 张，采用人工选取同名点的方法计算相邻像片的重叠度和旋偏角，利用飞控数据和导航数据来检查航线的弯曲度、同一航线的航高差等参数，经检查均达到相关要求。

3) 航测内业处理

本试验采用海燕 UDP 无人机倾斜影像数据处理集群

系统，接口软件采用商业 Smart 3D 软件。主要处理图像畸变差纠正、图像匹配、平差、三维产品制作等。

2．3 成果及精度评定

1) 处理成果

经过航测内业处理完成了试验区实景三维模型产品、真正射影像和 DSM 的制作，如图 3 至图 5 所示。

图 3 试验区实景三维模型图

图 4 试验区真正射影像图

图5 试验区数字表面模型图

2) 精度评定

在测区共布设了 38 个平高控制点，从 38 个控制点中取 8 个作为内业平差处理的绝对控制点，其他 30 个作检查点，不参与平差计算。通过在 EPS 地理信息工作三维模型中采集检查点坐标和高程值进行对比分析。

加强测绘管理，规范测绘服务，在测管分离的基础上，推进测绘市场化，实现测绘管理的公开、透明、规范。与以往的检测架和动靶标相比,具有可模拟目标的视向运动、评检被测设备的动态测角定向误差及模拟目标的视向运动轨迹的特点,解决了以往在室内无法对仪器的动态测角定向误差进行测量的难题,大大提升了室内检测仪器的能力:经计算和检测,该设备的最终测角定向精度可以达到± 。 检测人：（资格）年 月 日 审核人：（资格）年 月 日 检测单位（盖章）年 月 日 sh 3503-j127-2 渗透检测报告（二）第 页 共 页 工程名称：维美化工乙炔岛项目单元名称：乙炔工程工程类别：设备安装工程 检件 名 称 工艺卡编号 检件 编 号 报告编号 制造安装单位 检件规格 x mm 检测部位焊缝编号 检 测 结 果 备注 缺陷编号 缺陷性质类型 缺陷迹痕尺寸 ㎜ 评定级别 结论 检测人：（资格） 年 月 日 审核人：（资格） 年 月 日sh 3503-j125 超声波测厚报告第 页 共 页 工程名称：维美化工乙炔岛项目单元名称：乙炔工程工程类别： 安装工程 检件 名 称 报告编号 检件 编 号 检件厚度 mm 制造安装单位 检件材质 仪器型号 声 速 m/s 仪器精度 检测标准 耦 合 剂水 □机油 □甘油□浆糊 □洗涤剂 检测比例 表面状态 检件总量 实测最小厚度 mm 检测数量 工件编号 测点编号 实测厚度mm 工件编号 测点编号 实测厚度mm 工件编号 测点编号 实测厚度mm 结论本产品质量符合 的要求，结果合格。

有界性，即误差很大的概率几乎为零．从随机误差分布规律可知，增加测量次数，并按统计理论对测量结果进行处理可以减小随机误差．三、精密度、精确度与准确度用同一测量工具与方法在同一条件下多次测量，如果测量值随机误差小，即每次测量结果涨落小，说明测量重复性好，称为测量精密度好也称稳定度好，因此，测量偶然误差的大小反映了测量的精密度．根据误差理论可知，当测量次数无限增多的情况下，可以使随机误差趋于零，而获得的测量结果与真值偏离程度——测量准确度，将从根本上取决于系统误差的大小，因而系统误差大小反映了测量可能达到的准确程度．精确度是测量的准确度与精密度的总称，在实际测量中，影响精确度的可能主要是系统误差，也可能主要是随机误差，当然也可能两者对测量精确度影响都不可忽略．在某些测量仪器中，常用精度这一概念，实际上包括了系统误差与随机误差两个方面，例如常用的仪表就常以精度划分仪表等级．仪表精确度简称精度，又称准确度。 * 第二节 磁力仪、工作方法和成果图示 超导磁力仪 一、磁力仪 用来测定磁场变化的装置（或工具），称为磁力仪 （一）机械式磁力仪： 悬丝式磁力仪、水平磁力仪 （二）电子式磁力仪 质子磁力仪（质子旋进磁力仪） 光泵磁力仪 磁通门饱和式磁力仪 二、几种常见磁力仪及其精度 机械式磁力仪：精度5nt，刃口式，悬丝式，相对测量仪器 质子磁力仪：精度0.1nt，t＝23.4874f(nt)，f－拉摩尔旋进频率，绝对测量仪器 磁通门磁力仪：精度10～20nt，高磁导率坡莫合金，利用电磁感应信号来测za，相对测量仪器 光泵磁力仪：精度0.01nt，t＝0.035684f，f－跃迁频率，绝对测量仪器 超导磁力仪：精度10-6nt，能测出10-3nt 磁法勘探仪器 说明： 相对测量：指无须知道地磁场绝对值，仅测量磁异常相对于其所处位置正常场的差值，这个差值就是我们要知道的异常值。，现在进行较多的是划格杯突试验，即将彩涂板划格后再用杯突试验仪进行杯突试验基础，钢屋架（当然厂房的跨度比较大，基本现在都是钢结构间多重间隙误差，比传统的堆积式滑轨涂装涂装精度 高，能对涂层厚度实施佳控制，能大量节约涂料。

表 4 检查点误差对比分析情况表

3结束语

本文将无人机倾斜摄影技术应用 1 ∶500 带状地形图测量中，经试验验证精度完全满足 1 ∶ 500 地形图规范要求。可以看到，因无人机具有生产成本低、投入人力少、极大地缩短了复杂地形地貌生产周期的特点，且能满足地形图生产精度要求，因此，无人机倾斜摄影技术将在地形图测量乃至建筑物密集的地籍测量中得到广泛的应用。需要指出的是，本文只是试验了航测地面分辨率优于 2 cm 平原地区的无人机倾斜摄影测量地形图的精度，对于地形起伏更大地区和城区航高要求更高地区的精度验证情况需进一步开展试验。

文章转载于测绘与空间地理信息

作者：魏来

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