１７４ 测绘第３５卷第４期２０１２年８月 无人机航摄影像测绘地形图的精度探讨 杨正银 桂木政 李跃宇 （１．四川省遥感信息测绘院，四川成都６１ Ｏ１ＯＯ；２．四川省测绘地理信息局，四川成都６１ ００４１） ［摘要］本文对同一地方的无人机影像利用不同像控点布设方案进行区域网平差解算，利用野外检测点对不同 像控点布设方案的平差结果进行精度检查，将检查结果与国家标准、规范进行比较、分析，选择满足精度要求 的较佳布点方案区域网平差结果进行地形图测制，对测制的地形图进行了实地检核。 ［关键词］无人机影像；像控点布设方案；区域网平差；精度检测 ［中图分类号］Ｐ２３１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１６７４—５０１９（２０１２）０４—０１７４—０３ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｄｒａｗｉｎｇ ｔｈｅ Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ Ｍａｐ Ｂａｓｅｄ Ｏｆｆ Ｕ Ｉｍａｇｅｓ ＹＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ－ｙｉｎ ＧＵＩＭｕ－ｚｈｅｎｇ ＬＩ Ｙｕｅ－ｙｕ １ 引言 翼轻型无人飞机获取的。相机类型：佳能５Ｄｍａｒｋ ＩＩ 数码相机；焦距：２４．３０３０ｍｍ；相对航高：８１０ ｍ； 随着超轻型飞行器、无人飞行器等低空飞行平 航向重叠：７０％～７５％；旁向重叠：４０％～５０％；基线 台搭载２０００万像素以上小像幅数码相机的航空摄影 长度约为２１０ｍ；旋偏角：最大２．１度；影像色彩： 研究和应用不断深入，低空无人机数码航空摄影作 真彩色；像素大小：６．４ｕｍ；地面分辨率约为２１ ｃｍ： 为一种新的测绘手段，以其特有的运输便捷、灵活 单张原始影像尺寸为３７４４×５６１６像素，畸变改正后 机动，起飞降落无需专用机场，数据获取高效快速、 精细准确、成本低廉等显著优点，在小块区域、常 影像尺寸为３８２０×５７１２像素，覆盖地面面积约为 ８０２ｍ×１２００ｍ。 规航摄困难地区、突发自然灾害等地区进行高分辨 率影像快速获取方面具有明显优势，成为传统航空 ２．２试验区选取 摄影的有力补充。 像控点不同布设方案区域网平差解算试验区面 低空无人机航摄影像测绘地形图是新型的测绘 积约１５．５平方公里，涉及５条航线，１２５张像片， 技术和测绘工艺，原有航空摄影测量规范已不能满 地形类别为平地；选取其中４平方公里区域为ｌ：２０００ 足此类低空数字航空摄影测量的要求。本文以利用 地形图测制试验区，地形类别：３／４为平地、１／４为 固定翼轻型无人机航摄系统测制１：１０００、ｌ：２０００地 丘陵地；在ｌ：２０００地形图试验区域内选取１平方公 形图试验为例，探讨和分析无人机航摄影像测制地 里的平地区域进行１：１０００地形图测制试验。 形图所能达到的精度情况。 ２像控点布设方案探讨 由于无人机航空影像像幅小，航片之问重叠度 大，基线长度较短，与常规航片或ＵＣＤ等数码影像 比较，在同等面积、制作相同比例尺地形图，无人 机数码像片无论是航线数还是像片总数，都远远大 于常规航片及ＵＣＤ数码影像，依据原航空摄影测量 规范布设野外像片控制点，则外业工作量成倍地增 加。探讨满足测图精度要求的像控点布设方案，是 利用无人机航摄影像测绘地形图的关键。 ２．１无人机航空影像 ▲定向点 ●检查点 。航线 本文使用的无人机影像是２０１０年７月采用固定 图１ 区域网平差试验像控点、检查点分布图 测绘第３５卷第４期２０１２年８月 １７５ ２．３像控点不同布设方案区域网平差试验 ２．３．１像控点布设方案 分别选取了２条、４条、６条、８条、１２条、１８ 条、２４条基线跨度（分别布设１１９个、６４个、４４个、 ３６个、２６个、２６个、１７个外业像控点作为定向点） 对同一区域网进行了空中三角测量平差解算，利用 相同的１４２个野外检查点分别对不同布点方案的区 域网平差解算结果进行检测。５条航线组成的区域网 及试验区内布设的１１９个像控点、１４２个野外检查点、 地形图测制试验区（图中方框）分布如图１所示。 ２．３．２区域网平差结果分析 《数字航空摄影测量空中三角测量规范》中对 比例尺为ｌ：２０００地形图区域网平差的精度规定如表１ 所示 ，本次试验采用相同的１４２个野外检查点对像 控点不同布设方案区域网平差解算结果如表２所示。 表１基本定向点残差、检查点误差、公共点较差最大限值（ｍ） 成图比例尺 点别 平面限差 高程限差 平地 丘陵地 平地 丘陵地 基本定向点 Ｏ．３ Ｏ．３ Ｏ．２Ｏ ０．２６ １：１０００ 检查点 ０．５ Ｏ．５ ０．２８ ０．４０ 公共点 Ｏ．８ ０．８ Ｏ．５６ ０．７０ 基本定向点 Ｏ．６ ０．６ ０．２Ｏ Ｏ．２６ １：２０００ 检查点 １．Ｏ ｌ＿０ ０．２８ ０．４０ 公共点 １．６ １．６ ０．５６ Ｏ．７Ｏ 表２像控点不同布设方案平差解算结果（ｍ） 方 基线 定向 检查 最大误差 定向点 ． 检查点误差（１：１０００、１：２０００） 案 跨度 点个 点个 平面 高程 数 数 数 平面 高程 中误差 最大 中最大 超限 误差 误差 误差 个数 ２ １１９ １４２ ０．２８８ 一Ｏ．１９０ ０．１１８ ０．３３０ ０．０９６ 一Ｏ．１８７ ４ ６４ １４２ ０．２８９ ０．１６Ｏ ０．１２０ ０．３８０ Ｏ．１０４ ０．２０６ ６ ４４ １４２ ０．２７７ ～Ｏ．１７６ Ｏ．１２６ ０．３９０ Ｏ．１１３ ０．２４４ 四 ８ ３６ ｌ４２ ０．２７８ —０．１５７ ０．１２７ ０．３８２ Ｏ．１９７ ０．４６９ ２２ 五 １２ ２６ １４２ ０．２８５ —０．１６５ Ｏ．１３０ ０．４０２ ０．２６５ ０．７０８ ３３ ／、 １８ ２６ １４２ ０．２８６ Ｏ．１４３ ０．１４ｌ ０．４２３ ０．２９２ －０．７５８ ４０ 七 ２４ １７ １４２ ０．２９５ Ｏ．１４２ Ｏ．１９７ ０．４０４ ０．２５６ Ｏ．６６１ ３０ 表３ １：１０００、１：２０００地形图平面精度检测结果（ｍ） １：１０００ ＤＬＧ平面精度汇总表 图号 地形类别 检查点个数 平面中误差 最大误差 航内规范中误差 ４６２．５—５０３．０ 平地 ６９ ０．２７ ０．５７ ０．６ １：２０００ ＤＬＧ平面精度汇总表 图号 地形类别 检查点个数 平面中误差 最大误差 航内规范中误差 ４６２．０—５０１．０ 平地 ８６ ０．４６ １．０６ １．２ ４６２．０－５０２．０ 平地 ７０ ０．３７ ０．９４ １．２ ４６２．０－５０３．０ 平地 ５１ ０．４０ ０．９５ １．２ ４６２．０－５０４．０ 丘陵 ５８ ０．５８ ０．９５ １．２ 表４ １：１０００、１：２０００地形图高程精度检测结果（ｍ） １：１０００ ＤＬＧ高程精度汇总表 图号 地形类别 检查点个数 高程中误差 最大误差 航内规范中误差 ４６２．５－５０３．０ 平地 ４４ ０．１４ ０．７３ ０．２ １：２０００ ＤＬＧ高程精度汇总表 图号 地形类别 检查点个数 高程中误差 最大误差 航内规范中误差 ４６２．０－５０１．０ 平地 ４９ ０．２９ Ｏ．６５ ０．４ ４６２．０－５０２．０ 平地 ３９ ０．３２ Ｏ．７１ ０．４ ４６２．０－５０３．０ 平地 ５３ ０．２８ Ｏ．６８ ０．４ ４６２．０－５０４．０ 丘陵 ５３ Ｏ．３６ ０．７９ ０．５ １７６ 通过分析表２中不同布点方案及平差结果，可 以看出基线跨度数小于或等于６时布设的野外像片 控制点参与定向进行区域网平差，其平面和高程精 度均可达到《数字航空摄影测量空中三角测量规 范》对ｌ：１０００及１：２０００平地、丘陵的精度要求； 基线跨度数大于６小于２４时，布设的野外像片控制 点参与定向进行区域网平差，其平面精度可达到《数 字航空摄影测量空中三角测量规范》对ｉ：１０００及 ｌ：２０００平地、丘陵的精度要求，但高程精度不能满 足《数字航空摄影测量空中三角测量规范》对 １：１０００及１：２０００平地、丘陵的精度要求。 ３ １：１ ０００、１：２０００ ＤＬＧ、ＤＯＭ生产试验 通过对表２的综合分析，本次地形图精度检测 试验选用了６条基线跨度野外像片控制点进行区域 网平差后的加密成果创建立体模型，并在立体模型 下对４幅１：２０００试验图幅和ｌ幅１：ｉ０００试验图幅 的全要素进行立体判读、采集，制作调绘工作底图， 外业利用调绘底图进行实地核查及补测、补调，内 业再根据调绘资料编辑制作数字线划图ＤＬＧ，最后根 据野外实测的检查点对ＤＬＧ成果进行精度检测。 图２制作的ＤＬＧ 同时在立体模型下进行等视差曲线编辑、影像 匹配等生成单模型ＤＯＭ，再对单模型ＤＯＭ进行拼接、 处理，制作１：１０００和１：２０００试验图幅的ＤＯＭ，并利 用野外测量的检查点对ＤＯＭ成果进行精度检测。 图３制作的ＤＯＭ 测绘第３５卷第４期２０１２年８月 ４地形图精度检测及分析 根据《测绘成果质量检查与验收》ＧＢ／Ｔ ２４３５６－２００９的要求，分别到实地对４幅１：２０００地形 图的平面和高程精度进行了检测，对ｌ幅１：１０００地 形图的平面精度进行了检测。检测点主要是固定的 道路交叉中心、田埂交叉处、水沟交叉处以及联测 了一部分容易判读的像控点，避免了容易变化的地 埂及没有铺装材料起伏变化大的路面。检测结果如 表３、表４所示。 通过对表３、表４地形图平面及高程检测精度结 果的分析，可以看出１：２０００地形图的平面和高程精 度均满足《ｌ：５００ ｌ：１０００ １：２０００地形图航空摄影测 量内业规范》对ｌ：２０００平地、丘陵的成图要求； １：１０００地形图的平面精度满足《１：５００ １：１０００ ｌ：２０００地形图航空摄影测量内业规范》对１：ｉ０００平 地、丘陵的成图要求，高程精度却不够理想。 ５结论 利用“固定翼轻型无人飞机航摄系统”，基于６ 条基线跨度进行野外像片控制测量，可进行： （１）平地、丘陵地区１：１０００地形图测绘，但 平地地区高程注记点需野外实测。 （２）平地、丘陵地区ｌ：２０００地形图测绘。 低空无人机数码航摄是信息化测绘技术体系建 设中实时化数据获取体系的重要内容，是现有航空 航天影像获取体系强有力的补充，是应对突发事件 测绘保障的重要手段，是重点区域监测地理国情的 基本工具，是地理信息快速更新的重要途径。利用 无人飞机航摄系统制作１：１０００、１：２０００数字正射影 像图（ＤＯＭ）、数字线划图（ＤＬＧ）、数字高程模型（ＤＥＭ） 及三维景观模型等系列成果，这些成果在应急抢险、 灾后重建、新农村建设、数字城市建设、地理国情 监测以及工程建设等诸多领域将发挥重要作用。 参考文献 ［１］ＧＢ／Ｔ ７９３１—２００８，１：５００ ｌ：１０００ １：２０００地形图航空摄影 测量外业规范Ｉｓ］． ［２］ＧＢ／Ｔ ７９３０—２００８，ｌ：５００ １：１０００ １：２０００地形图航空摄影 测量内业规范［Ｓ］． ［３］ＧＢ／Ｔ ２３２３６—２００９，数字航空摄影测量空中三角测量规 范［ｓ］． ［４］ＧＢ／Ｔ ２０２５７．卜２００７，国家基本比例尺地图图式第１部分 １：５００ ｌ：１０００ １：２０００地形图图式［Ｓ］． ’々 ［收稿日期］２０１２—０３—１１ ［作者简介］杨正银（１９６９一），男，Ｉ￣）ｌｌ蒲江人，高级工程师， 主要从事摄影测量与遥感、地理信息系统等方面工作。
