多源数据补充和优化数字化大比例尺地形图测绘

多源数据补充和优化数字化大比例尺地形图测绘

姚明贵

遵义水利水电勘测设计研究院 贵州省遵义市 563002

摘要：目前，地形图的绘制普遍直接叠加DOM进行编制，对于大比例尺地形图，直接在DOM上进行编制，无法分辨陡坎、斜坡、水沟、小路等，且建筑物均采用先画房顶再移到基底的方式，降低了大比例尺地形图的精度。为了解决大比例尺地形图更新速度慢、精度差、工作烦琐、效率低下、投入大、成本高等问题，本文基于多源数据融合的大比例尺地形图制作方法进行研究，提高效率，降低成本。

关键词：倾斜摄影测量；大比例尺；地形图

引言

近年来，我国以无人机为飞行平台，搭载不同任务载荷获取服务于地形图测绘所需的相关数据。无人机搭载五拼相机进行倾斜摄影测量，构建三维模型可以准确、快速地获取房屋、大型水闸等构筑物的三维立体模型，通过边线采集，可以获取高精度矢量数据。无人机搭载机载激光雷达，获取相关地区高密度雷达点云，通过点云连线即可获取有效矢量数据，机载激光雷达技术发射的激光脉冲信号对植被具有一定的穿透能力，可以减少植被枝叶遮挡造成的信息失真，获取林区的真实地形数据。而对于树木遮挡严重的农村区域，我们可以通过各地已经完成的农村房地一体不动产登记测量数据进行补充。近期安徽省第四测绘院综合运用以上相关技术完成了安徽省全椒县的数字化大比例尺地形图测绘，本文以此为例，展开研究。

1技术流程

准备测区的范围和控制点资料，向军事和航管相关部门申请航飞批文，按规程要求到相关接洽部门协调。地面控制测量组开始进场查找控制点和静态GPS联测等地面工作。航飞得到许可后，安排飞机和LiDAR设备进场，安装调试最佳状态后，飞机起飞，采集LiDAR数据。各项指标严格按照航飞设计指标进行，如果出现漏飞、数据质量差等问题，应立即进行补飞或重飞，如果原航线满足补飞要求，可按原航线补飞，也可按新航线补飞。航飞结束后，及时进行点云数据及POS数据检查，确保无误后采用软件进行IMU和GPS联合解算。对外业采集LiDAR数据、IMU和GPS联合解算、控制联测七参数进行内业处理，内业采用软件进行数据处理，最终得到点云数据、DOM数据。点云数据经分类后提取地面点云数据和非地面点云数据，非地面点云数据可生成DIOM，地面点云数据可生成DEM，结合DOM，融合形成DOEM，再根据DOM、DIOM、DOEM进行地形图的制作，最终形成大比例尺地形图成果。

2意义

倾斜摄影测量技术具有灵活、高效、低成本高精度等优势，将其应用于大比例尺地形图测绘，可以弥补传统航测技术的一些不足。该项目前期航摄到内业初步成图历经数月，部分地区地形地貌发生较大变化，部分造型奇特的别墅区已建成，测区内还分布有寺庙等古建筑，传统摄影测量技术很难准确获取此类建筑物的准确空间信息，采用无人机倾斜摄影测量，制作建筑物三维模型、生成地形等高线、点，通过采集，可以起到补测作用，提高质量和效率。

3 倾斜摄影测量技术的应用

在大比例尺地形图当中应用低空无人机航测技术对地形图进行测绘，其主要是基于对监测区影像的数据处理，野外像控点测设、数字测图、内业空三加密等步骤的操作，在实际当中，针对于无人机的摄影设备传输的影像数据进行空三解算法，在进一步处理之后，将影像与数据结果利用SSK进行下一步的数字测图，从而最终产生相应的图像文件，包括地形坐标、DEM数据、大地坐标、加密影像、照片外方位元素等。而低空无人机航测影像分析处理所用的软件常见为Cloud-ATVer1.0版本，这一软件也可以称作全数字化航测系统，其主要应用在我国的低空轻型机航测、无人机航测、普飞航测等领域，其处理影像的来源适用于大多数的数码相机、航摄像机以及各种组合的宽角相机，通过多元化的影像匹配技术，自动构建三角色模型，能够在无人机低空飞行时通过遥感技术对无人机所记录的影像进行高分辨率的处理分析，进而能够精准定位航测位置，实现高精准度测绘工作。

3.1参数设置、航线设计

正确设定飞行器传感器参数，根据要求设置地面分辨率、航高、重叠度、拍摄间隔等各项对质量有重要影响的参数，使各项操作能够始终保持较高的精准度，在无人机起飞前，要做好调试，确保各单元运行正常。此外，借助三维模型处理软件，测量人员应做好比例尺调试，确保整个数据处理工作体现出较高的时效性。

3.2外业航摄

实施航飞前，对航飞区域进行踏勘，选择合适的起降场地，并查看测区地形地貌状况。为航线规划和实施航飞做准备。目前市场中，无人机飞行器搭载相机的类型主要以单反、微单及卡片式相机为主，需要定期进行相机标定，以保证相机参数的准确性和稳定性。根据地面分辨率、航向及旁向重叠度要求，结合相机参数，如焦距、像元尺寸、像幅大小等参数，计算相对航高、摄影基线长度及航间距等飞行参数，完成航线设计。根据航飞现场天气状况，设置ISO和曝光等参数，为了保证航拍数据的质量尽量在风力小于4级情况下完成无人机航拍工作。飞机降落后，提取航飞数据，航摄影像及对应POS数据和差分数据，根据地面基站数据和飞机差分数据计算出影像对应的较为精确位置信息，并完成数据质量检查。

3.3空三加密及精度检测

空三加密主要分两部分：一是自由网下的空中三角测量，二是在控制点环境下，对自由网坐标系进行转换，使空三成果符合生产要求。在本次数据生产中，结合以往生产经验，对影像按照像控点分布进行分块，每块照片数量在1万张左右，这样可以确保在空三成功解算的前提下，使分块数量最少，提高空三解算效率。对于像控点的转刺，本次使用的是ContextCaptureV10.17版本，可以对所有像控点点位进行预测，因此一次性全部进行了转刺，对位于影像边缘的点位未进行转刺，这样可以较好地提高空三的平差精度，获得精度更高的空三加密成果。

3.4 DOEM的制作

DOM和DEM融合形成DOEM，选择同类型的DOM和DEM，如同为图片或同为定位文件，DOM和DEM的文件类型要求，JPG格式的图片使用JGW格式的定位文件，TIF格式图片须使用TIF格式。数据不一致时，应先改其后缀再操作，再将DOM与DEM进行融合，形成DOEM图像。

结束语

近些年来，随着卫星导航定位、摄影测量与遥感、计算机、网络通信、图像处理等技术日新月异的快速发展，使得测绘行业在数字测图方面的数据采集方式有了很大的改变，基础地理信息数据的获取方法越来越多，采集数据的准确性，成图效率越来越高。现代测绘科学技术已经向着数字化、自动化、智能化的方向发展，全文以大比例尺地面数字测图为主线，在阐述全站仪、GNSS－ＲTK等野外数据采集方式的同时，对无人机摄影测量技术在数字地形图数据采集方面的内容进行了重点设计。满足当前高职类工程测量技术、测绘地理信息技术等专业在数字测图课程教学的需要。

参考文献

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