无人机航空摄影测量在河北某矿山地形测绘中的应用及精度控制.pdf
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1、81 2024 年第 1 期 中国非金属矿工业导刊 总第 163 期【技术方法】无人机航空摄影测量在河北某矿山地形测绘中的应用及精度控制付佳琪(中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队,河北 保定071051)【摘要】无人机航空摄影测量技术由于高效快速、灵活易操作逐步应用于各种测图工作。本文重点针对矿产勘查中的地形测绘,采用无人机航空摄影测量测制 1:2000 地形图的过程和精度控制,对大比例尺地形测绘成图和质量检查进行了探讨。【关键词】无人机;航空摄影;测绘;精度控制【中图分类号】P231.2 【文献标识码】A【文章编号】1007-9386(2024)01-0081-03Application
2、and Precision Control of UAV Aerial Photogrammetry in Topographic Survey of a Mine in Hebei ProvinceFU Jia-qi(Hebei Branch of China National Geological Exploration Center of Building Materials Industry,Baoding 071051,China)Abstract:UAV aerial photogrammetry technology is gradually applied to the map
3、ping work of various tasks due to its high efficiency,rapid,flexible and easy operation.This paper mainly introduces the process and precision control of using UAV aerial photogrammetry to produce 1:2000 topographic maps in mineral exploration and topographic mapping,and discusses the mapping and qu
4、ality inspection of large-scale topographic mapping.Key words:UAV;aerial photogrammetry;surveyingand mapping;precision control无人机低空航测技术为一种新型的地形测绘作业方式,由于其具有灵活多变,易于操作1;设备和作业成本较低,受气候和场地影响较小;高效快速,能够获得高分辨率的遥感影像,在小区域、地形复杂地区和快速测量方面具有得天独厚的优势2。近年来笔者多次采用无人机航测成图技术应用于矿区地形测绘中,提高了工作效率、保证了工作质量,取得了较好的经济效益。本次以河北省某集中
5、开采区地形测绘为例,在测绘面积大、地形条件较复杂、工期短的情况下,采用无人机低空航测技术实施作业,总结测绘作业及质量控制工作经验,更好地为矿山地质勘查提供服务。1项目控制测量概述平面坐标系为 2000 国家大地坐标系,国家标准3度分带高斯正投影38带成果,中央子午线为114度,高程系统采用 1985 国家高程基准,地形图基本等高距为 2.0m。【作者简介】付佳琪(1992-),男,工程师,研究领域:测绘工程,E-mail:。【引文格式】付佳琪.无人机航空摄影测量在河北某矿山地形测绘中的应用及精度控制 J.中国非金属矿工业导刊,2024(1):81-83,70.1.1 控制测量本次控制测量采用河
6、北省卫星综合服务系统3(以下简称“河北 CORS 系统”)提供的网络 RTK 方式施测,首级控制测量等级为一级。项目共布设一级控制点 3 个,能够控制矿区范围,分别为 B1、B2、B3。一级控制点使用南方 S86-T 型静态接收机进行观测,仪器经过河北省测绘计量站鉴定,通电检验正常,经鉴定合格。点位选在便于接收设备和操作,视野开阔、附近无大功率发射源和高压输出设备,交通方便有利于其他手段的扩展和联测、地面基础稳定易于保存的地方,点位喷漆并标注编号。施测时满足以下要求:(1)一级控制点均采用三脚架进行对中、整平。(2)GNSS 观测时卫星截止高度角 15 以上个数均大于 6 颗,PDOP 值均不
7、大于 6。(3)网络 RTK 观测前平面收敛精度设置为 2cm,高程收敛精度为 3cm。82(4)一级控制点观测 4 测回,每测回观测历元数为 20 个。(5)观测开始前及测绘期间均对仪器进行初始化,并得到固定解。(6)各测回平面坐标较差和大地高较差均不大于4cm,最后取各测回平均值作为一级控制点的最终结果。一级控制点测量完成后,采用重测法对其精度进行了检核,经检查一级控制点的平面坐标中误差为 3.4cm,高程中误差为 5.6cm。经检查合格后作为本次控制测量的首级控制点,本次高程测量时将本次测得的 2000 国家大地高程基准由总队测绘院经大地水准面模型计算得出 1985 国家高程基准。采用航
8、测成图技术进行 1 2000 地形图测绘。动态 GPS-RTK 直接测出坐标和高程。测量的起算平面坐标、高程起算点为A1、A2、A3三个E级控制点4。2无人机测绘技术应用以曲阳某矿集区地形图测绘为例,采用航测成图技术进行 1 2000 地形图测绘,动态 GPS-RTK直接测出坐标和高程。测量的起算平面坐标、高程起算点为 E 级控制点。2.1 像控点布设在划定航飞区域与各飞行架次航线以后,开始像控点布设和测量。根据规范要求并结合无人机的技术特点,本项目像控点采用航摄前实地布标方法。像控点一般布设在视野开阔、周围空旷、标志颜色与地表色彩反差大的地方,并且均匀分布于航飞架次区域的四周和中心,共布设
9、18 个像控点,向相邻像控点间隔不超过 7 条航线,平高像控点间基线间隔不超过 18 条航线。像控点标志使用白灰喷洒成边长 100cm 以上的对顶角三角形标志。像控点采用 GPS-RTK 法施测,每个像控点均采用对中杆对中重新初始化仪器的方法观测 2 次,卫星高度角设为 15,数据采样间隔 5 秒;观测时卫星数 6 颗,PDOP 6,数据采集器设置观测平面测量收敛精度为 2cm、高程测量收敛精度为 3cm,观测次数 2 次,观测时采用三脚架对中、整平,每次观测历元数 30 个,每次观测之间流动站重新初始化,间隔 60 秒开机,两次测量平面位置最大较差为1.0cm,高程最大较差为 1.4cm,取
10、其平均值作为像控点最终成果。2.2 航飞相片采集运用 DJ Phantom 4 RTK 航测无人机着眼整个测区,使用 DJ gspro 外业飞控软件先划定飞行区域。根据测区面积共设定一个航飞区、20 条航线、飞行高度为 300m、航向重叠率 80%、旁向重叠率 75%、设计地面分辨率 6 公分,计算需拍摄 620 张相片。相机编号 9674209,相机类型 SonyRx1R,像素79545304。选择阳光充足、视野良好无风天气进行航飞。具体流程为选取距测区制高点约 50m 落差地势较平缓处架设地面站并作为飞机起降点,在飞行中所采集照片能实时传送到地面飞控软件中,以便及时检查照片质量;整个航飞过
11、程飞机无抖动、相片质量完好、飞控信号稳定,航飞过程比较顺利。2.3 航片正摄影像图像处理及 DSM 成果输出2.3.1 影像数据预处理(1)依据相关技术规范对影像数据进行检查,重点检查旋偏角、重叠度是否满足要求,云量是否符合要求,是否存在航摄漏洞等5。(2)格式转换。将原始航片影像数据转换为空三软件支持的 TIF 格式。(3)影像旋转。为了方便像片连接,以北方向或西方向为正方向,对原始影像数据进行旋转6。2.3.2 空中三角测量(1)工程建立。本次用 Pix4dmapper 软件,新建工程项目;选择要添加的影像;进行影像属性设置,包括图像坐标系(默认是 WGS84(经纬度)坐标)、地理定位和方
12、向、相机型号等,完成工程的建立。质 量 报 告 主 要 检 查 两 个 问 题,Dataset 以 及Camera optimization quality。Dataset(数据集):在快速处理过程中所有的影像都会进行匹配。如果没有就表明飞行时相片间的重叠度不够或者相片质量太差。Camera optimization quality(相机参数优化质量):最初的相机焦距和计算得到的相机焦距相差不能超过 5%,否则需要重新设置5。(2)控制点文件。导入像控点至工程中。使用瑞士 Pix4D 航空影像数据处理软件完成从原始航空影像到所需的DOM、DSM 成果7。具体流程为以下几个步骤8-9:建立工程文
13、件及原始相片导入;分析结果相片可用率为 100%。相机参数匹配及相片重叠度分析;分析结果 2024 年第 1 期 中国非金属矿工业导刊 总第 163 期83为相机参数正确,相片重叠度达到 65%满足下一步处理需求。影像初步处理与检查及快速影像图拼接;加入控制点;通过人工选取把外业施测的像控点数据导入软件,并在多张相片中点刺相关位置以便纠正到影像实际坐标。重新匹配并优化影像数据;通过点刺的像控点数据与影像相关像控点位置对比匹配到实际坐标系中。质量报告分析;生成数据处理质量报告,查看各项误差是否超限。本项目最终处理像控点的最大残差 RMS 为 2cm,连接点的误差 RMS 为 3.5cm。符合规范
14、要求。(3)DOM、DEM 成果数据输出。加载 DOM 与 DEM 生成 DSM 文件,加载垂直摄影模型,采集描线画图、提取高程,全部采集完成后数据导出 DWG 格式(CAD)图形10。(4)地形图编辑12000 地形图成图在 CASS 软件下进行,以立体采集时导出的*.DXF 为底图、外业调绘片和调绘成果为依据,按照 GB/T20257.1-2017国家基本比例尺地图图式 第 1 部分:1500 11000 12000 地形图图式,对采集的数据进行属性编辑、修改、地物增删等工作。碎部测量中的检核,每站测重合点 2 3 个点,作为检核;收站时方向归零,以确保野外测量数据的精度。最终成果的检核分
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