市縣城鎮(zhèn)開發(fā)邊界內(nèi)1:500地形圖無人機航測實踐（M300 RTK+P1+大疆智圖+航天遠景采集軟件）

時間：2021-03-05作者：長沙群力測繪科技有限公司瀏覽：109

1、項目概述1.1 項目來源

根據(jù)湖南省自然資源廳發(fā)文的【湖南省基礎地理信息數(shù)據(jù)較新技術規(guī)程】及【湖南省市縣城鎮(zhèn)開發(fā)邊界內(nèi)1:500地形圖成果匯交規(guī)定】，針對市縣城鎮(zhèn)開發(fā)邊界要求，設計 1：500地形圖測量推薦方案。
1.1 測區(qū)范圍
以團山湖村0.2KM2 地量項目為例，任務布分情況見圖。
1.1 工作內(nèi)容
本項目的工作任務為：采用無人機航空傾斜攝影采集測區(qū)的航空影像，對航空影像進行處理生成實景三維模型，同時采用三維測圖的方法生產(chǎn)滿足地形圖測量精度要求的 1:500 數(shù)字線劃圖，之后對三維測圖生產(chǎn)的 1:500 數(shù)字線劃圖進行調(diào)繪等。
地形圖測量的任務包括以下幾個方面：
1) 航空傾斜攝影測量：包括航空傾斜影像數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)三維建模、內(nèi)業(yè)三維測圖。
2) 外業(yè)調(diào)繪：包括對調(diào)查區(qū)域新增地物、陰影區(qū)地物、隱蔽區(qū)地物等變形嚴重內(nèi)業(yè)三維測圖精度不達標的地物點、界址點，根據(jù)外業(yè)補測成果進行數(shù)據(jù)編輯生成較終的滿足地形圖測量精度要求的 1：500 線劃圖工作。測區(qū)具體工作量如下表所示
2、測區(qū)自然地理概況和已有資料準備
2.1測區(qū)自然地理概況
           2.1.1 作業(yè)區(qū)地形地貌
測區(qū)地形地貌簡單，地勢平坦，比較適合無人機航空攝影，房屋分散且數(shù)量不多，可以整片測區(qū)采用M300RTK+P1免像控飛行。
2.1.2 作業(yè)區(qū)氣候情況
測區(qū)航攝作業(yè)的時間是1 月，氣溫在 10 度左右，天氣多為多云和雨天不適合航測作業(yè)，冬天霧霾較多應該注意。
2.1.3 作業(yè)區(qū)飛行空域概況
測區(qū)附近沒**場，不影響無人機航攝作業(yè)。
2.2已有資料情況
1、由甲方提供 WGS84 坐標系的測區(qū)范圍數(shù)據(jù)。
2、另通過收集攝區(qū)交通圖、行政區(qū)劃分圖、地形圖等資料，對航攝區(qū)域進行實地勘察，輔助航線設計、像控點布設等工作。
2.3、引用標準及作業(yè)依據(jù)
2.3.1基礎標準
? 1）、《國家基本比例尺地形圖分幅和編號》（GB/T 13989-2012 ）
? 2）、《國家基本比例尺地圖圖式* 1 部分：1∶500 1∶1000 1∶2000 地形圖圖式》，(GB/T 20257.1-2017),以下簡稱《地形圖圖式》
2.3.2生產(chǎn)技術標準
? 1）、《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》 （CH/Z 3005-2010）
? 2）、《低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（CH/Z 3004-2010）
? 3）、《低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》（CH/Z 3003-2010）
? 4）、《航空攝影測量 測圖規(guī)范 * 1 部分：1:500 1:1000 1:2000 數(shù)字高程模型 數(shù)字正射影像圖 數(shù)字線劃圖》（CH/T 3007.1-2011）
? 5）、《地理信息數(shù)字成果 1:500 1:1000 1:2000 數(shù)字線劃圖》（CH/T 9008.1-2010）
? 6）、《無人機航攝系統(tǒng)技術要求》（CH/Z 3002-2010）
? 7）、《無人機航攝安全作業(yè)基本要求》（CH/Z 3001-2010）
? 9）、《**定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術規(guī)范》（CH/T 2009-2010）
? 10）、《測繪作業(yè)人員安全規(guī)范》（CH 1016-2008）
2.3.3管理標準
? 1、《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》（GB/T 24356-2009）
? 2、《數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》（GB/T 18316-2008）
? 3、《測繪技術設計規(guī)定》（CH/T 1004-2005）
? 4、《測繪技術總結(jié)編寫規(guī)定》（CH/T 1001-2005）
我公司將依據(jù)甲方的要求，參考現(xiàn)行的國家法規(guī)、標準和規(guī)范進行工作，本項目方案未提及內(nèi)容，按有關規(guī)范和規(guī)程執(zhí)行；本項目方案個別內(nèi)容與有關規(guī)范和規(guī)程有出入處，以本項目方案要求為準。
3、產(chǎn)品規(guī)格及技術指標
3.1數(shù)學基礎
項目所提供的成果數(shù)據(jù)應具有統(tǒng)一的數(shù)學基礎
1) 坐標系統(tǒng)：為 CGCS2000 坐標系；
2) 投影方式：采用高斯—克呂格投影；
3) 成圖要求：1:500 比例尺成果，成果按 3°分帶；
4) 高程基準：采用 1985 國家高程基準，高程系統(tǒng)為正常高，高程值單位為“米”；
3.2產(chǎn)品規(guī)格要求
1) 航空攝影數(shù)據(jù)：*.JPG 格式；
2) 三維模型成果數(shù)據(jù)：*.osgb 格式。
3) 數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)：*.dwg 格式
4) 數(shù)據(jù)分幅要求 數(shù)字線劃圖采用 1:500 地形圖 50cm×50cm 矩形分幅，其圖幅編號采用圖廓西南角坐標編號法編號。
3.3、產(chǎn)品精度要求
因為生成的 1：500 數(shù)字線劃圖是用于制作地形圖圖，所以精度要求按照地形圖測量的精度要求執(zhí)行。
4、總體技術路線
本次任務和以往傳統(tǒng)地形圖調(diào)查不同的地方在于，使用了航空傾斜攝影來采集高分辨率的航空影像，同時利用三維模型使用三維測圖技術結(jié)合外業(yè)修補測生產(chǎn)滿足地形圖精度要求的 1:500 數(shù)字線劃圖，利用這種較新技術可以較大縮短工期、降低成本。
其過程包括方案設計、空域申請、像控測量、無人機傾斜航空攝影、三維建模、三維測圖、外業(yè)調(diào)繪、質(zhì)量檢查、提交成果資料、成果驗收，要求嚴格質(zhì)量關鍵節(jié)點，各環(huán)節(jié)質(zhì)檢合格后移交下一環(huán)節(jié)。

測區(qū)是小面積的作業(yè)區(qū)，針對這種狀況我們使用了無人機進行航攝作業(yè)。

4.2.1無人機系統(tǒng)

經(jīng)緯M300 RTK是一款小型多旋翼高精度航測無人機，面向低空攝影測量應用，具備厘米級導航定位系統(tǒng)和高性能成像系統(tǒng)，便攜易用，全面提升航測效率。

該系統(tǒng)針對小范圍快速獲取傾斜攝影數(shù)據(jù)的需求，將無人機技術與傾斜攝影技術有效結(jié)合。系統(tǒng)具有成本低、飛行可靠性高、操作使用簡單、起飛和著陸場地要求低，定位精度高等特點，可以滿足傾斜攝影測量與快速三維建模對數(shù)據(jù)獲取的要求。
4.2.2 相機
禪思 P1是一款高性能、多用途的航測相機，集成了全畫幅4500萬圖像傳感器與三軸云臺，支持多款鏡頭（本測區(qū)搭配焦距為35mm的行業(yè)**DJI DL卡口定焦鏡頭）。在免像控情況下，其平面精度可達3cm，高程精度5cm。靈活的三軸穩(wěn)定云臺和快至0.7s的較小連續(xù)拍照間隔，禪思P1在三維數(shù)據(jù)采集時可實現(xiàn)邊飛邊擺動云臺角度，快速實現(xiàn)三維數(shù)據(jù)采集。 
4.2.3其他硬件
1:500 數(shù)字地形圖補測調(diào)繪階段：鋼尺、手持式激光測距儀、2 秒或 5 秒全站儀;
其它：計算機、打印機等。
4.2.4大疆智圖自動建模軟件
大疆智圖是一款提供自主航線規(guī)劃、飛行航拍、二維正射影像與三維模型重建的 PC 應用軟件。一站式的解決方案幫助行業(yè)用戶全面提升內(nèi)外業(yè)效率，重點針對測繪、電力、應急、建筑、交通、農(nóng)業(yè)等垂直領域提供一套完整的二維、三維模型重建解決方案。
4.2.5三維測圖軟件
三維測圖軟件使用航天遠景的的傾斜測圖模塊MM3D， 在高精度三維模型的基礎上采集二維矢量信息。具備信息化測繪入庫能力，是集采、編、庫、較新一體化的航測立測系統(tǒng)。 如圖所示。
本測區(qū)范圍較小，總共0.2平方千米，航飛高度為120米，采用M300RTK+P1一個架次可以飛完。采用P1智能擺動拍攝模式大大節(jié)約了飛行時間和照片數(shù)量（測區(qū)正射加傾斜照片總計1608張），提高內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理效率：
5.2無人機航飛
1、高差起伏大區(qū)域，可適當提高重疊度，盡量在地形高差中間區(qū)域起飛；
2、M300 RTK一天可以采集約2.5平方公里的正射+傾斜數(shù)據(jù)。
5.3三維模型生產(chǎn)
本項目三維模型生產(chǎn)采用的軟件是大疆的DJI TERRA自動建模軟件，在同等電腦配置情況下，大疆智圖建模效率是市面上主流軟件5-10倍；整個建模過程一鍵式操作，*專業(yè)的攝影測量背景也能重建出精細化模型。
5.4 三維測圖
1、根據(jù)技術要求，直接內(nèi)業(yè)采集房屋、附屬、全貌要素；

2、根據(jù)技術設計要求，直接內(nèi)業(yè)采集層高、要素材質(zhì)等屬性信息；

3、自定義成果導出格式，實現(xiàn)要素屬性與dwg數(shù)據(jù)匹配。
5.5 外業(yè)調(diào)繪

1、核實地物情況，采集并標繪遺漏地物；

2、核實內(nèi)業(yè)采集疑問邊數(shù)據(jù)，核實內(nèi)業(yè)疑問屬性數(shù)據(jù)；

3、隨機抽取部分數(shù)據(jù)，進行精度驗證。
5.6編輯成圖

1、調(diào)繪成果上圖

2、確認拓撲屬性正確；

3、整飾圖面，保證圖面美觀。
6、項目成果

1）1:500 數(shù)字線劃圖 1 套；

2）其他相關資料和成果。

7、總結(jié)

7.1 精度檢驗

測區(qū)內(nèi)采用免像控作業(yè)，與實測點位坐標相差不**過7cm，滿足技術設計要求。

采用HNCORS打圖根控制點，Leica TS02全站儀實測檢驗，地勢較為平坦地塊檢測一站。

7.2與傳統(tǒng)測繪相對比
從以上測量成果可以看出傳統(tǒng)測量作業(yè)模式與無人機傾斜攝影測量作業(yè)模式進行對比與分析，使用M300 RTK進行“1:500城鎮(zhèn)開發(fā)邊界地形圖較新”測量作業(yè)的效率明顯比傳統(tǒng)實測較高，相同測量任務的前提下，使用M300 RTK無人機作業(yè)的人員數(shù)量能夠減少50%，生產(chǎn)周期縮短50%。


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• 詞條

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