无人机航摄测量在隆德 煤矿地形图测绘中的应用

郭静

神木县隆德矿业有限责任公司 陕西 神木 719300

摘要：针对公司发展战略需求，确保公司长远、高效发展，对隆德煤矿地面地形图进行无人机航摄测绘，满足公司发展需要。

关键词：地形图 无人机 航摄 测绘

1、概述

因神木县隆德矿业有限责任公司发展需求，须对隆德煤矿地面地形图进行航摄测绘。测区位于神木市大保当镇境内，隶属陕西省榆林市，平均海拔1200米，作业面积为23平方公里。依据项目及相关技术规范的要求，计划完成任务区范围内1:1000 、1:500数字线划图（DLG）、数字正射影像图（DOM）的生产及其他附件资料。

2、成果技术指标和规格

2.1 数学基础

坐标系统:为满足投影变形小于2.5厘米的要求，本测区采用2000 国家大地坐标系（CGCS2000）投影到高程为603米的投影面上，中心点坐标X：4292446.063，Y：412799.620，放大系数：1.000094686；经计算投影变形满足规范要求，高程基准:1985 国家高程基准；等高距1：500地形图为0.5米，1：1000地形图为1米，高程点均保留两位小数。

2.2 控制测量

2.2.1平面控制测量

根据项目要求本次共埋设控制点8座，平面控制测量采用GPS D级，共使用两个个起算点，平均分布于测区外围，仪器采用广州南方S86双频四台套进行观测（标称精度：平面：±2.5mm+1ppm；高程：±5mm+1ppm），以边连式构成GNSS网，使用静态方法观测。

2.2.1高程控制测量

高程采用四等水准的闭合路线进行测量，路线总长度为58.669千米，闭合差为73.30毫米，规范允许闭合差为±153.19毫米。

2.3 航空摄影测量

2.3.1航摄基本情况

本项目无人机航摄完成面积39.288平方公里，影像地面分辨率为0.05m，飞行高度420m。采用SONY a6000小画幅航测相机，焦距25mm定焦，像幅尺寸23.5×15.6mm，有效像素2430万。飞行平台选用飞马智能航测/遥感系统D2000。

进场路摄区飞行航线数为12条，航拍像片689张。铁路摄区飞行航线数为7条，航拍像片550张。工业广厂摄区飞行航线数为13条，航拍像片807张。北部扩大区摄区飞行航线数为28条，航拍像片2409张。最后所得各条航带数据满足后续处理的要求及精度。

2.3.2影像数据质量情况

飞马智能航测/遥感系统D2000配备高精度差分GNSS板卡，同时标配网络RTK、PPK及其融合解算服务；可实现无控制点的1:500成图，支持高精度POS辅助空三。

本项目中得到各条航带的最终影像数据清晰，层次分明，颜色饱和，色调均匀。反差适中，不偏色，能辨别出地面上最暗处的影像细节。各航带间没有漏洞，可以进行立体模型的建立和连接。

3.3.3飞行质量情况

本项目飞行质量较好，航线弯曲度较小，飞行时间都选择在风速较小、风向稳定的时段。像片有效范围覆盖了合同指定的全部区域。在航向上超出成图范围的基线均在一条以上，旁向上超出成图范围均为像幅的30%以上，全摄区无摄影绝对漏洞。

2.3.4结论

本摄区航飞工作进展顺利，航摄影像完整清晰，地面分辨率均符合0.1m、0.05m要求，像控点、检查点分布均匀合理满足航摄的精度指标符合规范设计及成图要求。

2.4 LIDAR数据

本项目LIDAR数据获取采用D-LiDAR2000机载激光雷达系统。能够获取大范围高密度点云。特别适合小面积区域和复杂地形进行空中测绘。系统的内部集成高精度IMU/GNSS系统。本项目扫描点云共完成39.288平方公里。2.4.1数据处理

（1）POS数据联合解算

首先对POS原始数据进行下载，分离出机载GPS数据和IMU惯导数据，然后结合千寻基站数据PPK进行差分处理，再利用差分成果与IMU数据联合解算，解求定向定位数据。最后使用Inertial Explorer 软件对POS轨迹数据进行解算。

（2）点云数据处理

航摄完成后，利用飞马无人机管家软件将航带原始数据与轨迹文件解算为Las格式，在飞马无人机管家软件下对摄区激光点云条带数据进行航带拼接和整体平差再用Terrsolid软件进行点云滤波处理，点云分类、分区块分离出地面点。

（3）点云数据高程拟合

点云合并后，首先以检查点为基础进行七参数计算，再利用坐标转换对点云数据进行高程拟合。

（4）点云数据生成等高线、高程点

通过软件滤波后，只留地面的点，然后使用软件由点云直接生成等高线，生成的等高线通过软件，按照点间距5米的距离对等高线进行平滑，平滑后导入立体下检查等高线与地面套合情况，经检查所有等高线精度均符合规范要求，成图后在CASS软件中对过路、房屋等等高线进行打断、修剪等编辑。

2.4.2点云成果质量情况

点云密度：8点/平方米。点云旁向重叠度：一般为20%，个别最大为25%，最小为15%。点云高程精度：高程中误差为0.08米。点云各项精度指标达到设计要求，并满足地形图成图要求。

2.5航空摄影数据处理

2.5.1影像预处理

影像预处理包括影像解压缩、像片畸变差校正、图像增强等工序。经过预处理的像片对比度增强，更加清晰，为后续的空三加密工作提供了高质量的数据。

2.5.2 POS数据解算

使用InertialExplorer软件将地面基准站数据和机载DGPS数据导入软件系统进行解算，得到2000坐标系下的曝光点坐标。解算精度符合设计要求。

2.5.3空三加密

采用INPHO自动空中三角测量系统进行空三加密。在引入像控点大地坐标进行区域网的联合平差计算时，同时加入IMU/DGPS辅助航空摄影得到的六个外方位元素初值作为带权观测值参与平差，用加密成果进行定向。平面精度：基本定向点中误差公路小于0.081m、北部扩大区小于0.146m、铁路小于0.065m，检查点中误差公路小于0.065m、北部扩大区小于0.155m、铁路小于0.085m，空三加密精度达到规范设计要求。

2.5.4 DOM正射影像图

正射影像图整体外观整洁、美观、清晰易读、反差适中、色调均衡，无明显像片拼接痕迹。地物地貌真实，无扭曲变形。符合规范要求。

2.6数字线划图（DLG）编辑

本次数字线化图采集使用了，内-外-内的成图方式；先由内业在立体下进行采集，主要对地物进行定位。外业严格按照“三清四到”（天天清、片片清、点点清，跑到、看到、量到、表示到），及时自查互校。内业编辑严格按照调绘底图进行编辑，采用南方CASS10.0软件。电子版图采用南方CASS10.0软件默认图层，纸质图采用国标CMYK多色图。

2.7 图幅分幅与编号

成图规格采取50cm×50cm正方形分幅。以图幅西南角坐标为图号，图廓按图式和规范要求整饰，注意标明测绘时间、测量方法、坐标高程系统、图式、成图比例、测绘单位、作业人员、检查人员。图形文件命名按图号命名。

3、主要技术问题和处理方法

3.1本次高程点数据均采用雷达数据，在使用中通过按距离过滤高程点后，会丢漏个别地物高程点，或高程点数量不符合规范要求，但通过雷达数据人工补充后，满足了规范要求；但在补充高程点时不得使用内插或生成的DEM补充，全部使用了原有的雷达数据点。

3.2等高线使用雷达数据通过ARCgis直接生成，但生成的等高线不够平滑，小弯曲过多，通过对已生成的等高线按照5米的距离进行了平滑，并对平滑的等高线套合了立体进行了检查，等高线精度符合规范要求。

3.3内业立体采集使用了清华三维的EPS软件，采集完成后导出数据，发现个别符号不符合规范要求，通过CASS软件重新编辑，生产相应的符号。

4、经验教训及改进意见

基于本次生产过程中存在的问题及解决方法，提出以下意见：

作业前必须对作业人员培训，重点是对新技术，新软件的学习和应用，认真学习，理解项目要求、GB/T 20257.1-2017《国家基本比例尺地图图式第1部分:1:500 1:1000 1:2000 地形图图式》，特别是对规范要求的内容与指标的掌握。

5、成果质量说明和评价

通过隆德煤矿自检及第三方测绘公司核检，对本次隆德煤矿地面地形图无人机航摄成果进行全面检查及修改，得出隆德煤矿地面地形图测绘项目工程符合国家标准及测绘行业标准要求；项目完成质量符合项目工程质量要求。

[1]GB/T 12898-2009《国家三、四等水准测量规范》

[2]GB/T 24356-2009《测绘成果质量检查与验收》

[3]CH/T 2009-2010《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》

[4]GB/T7931-2008《1:500、1:1000、1:2000 地形图航空摄影测量外业规范》

[5]CH/T 3007.1-2011 《数字航空射影测量 测图规范 1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型 数字正射影像图 数字线划图》

[6]CH/Z 3005-2010《低空数字航空摄影规范》

[7]CH/T 8023-2011 《机载激光雷达数据处理技术规范》

[8]CH/Z 3002-2010《无人机航摄安全作业基本要求》