轻型无人机在水利带状地形图中的应用

　　摘 要：本文通过大疆Phantom4 RTK无人机在水利工程中的应用，论证了其航测解算所得成果DOM、DEM的精度可以满足1∶1 000比例尺的DLG精度要求，为测绘外业工作节省了大量的时间。今后，无人机也必将在水利行业中得到广泛的应用。

　　关键词：无人机;数字正射影像;数字高程模型;精度验证分析

　　随着科技的快速发展，无人机因其体积较小、携带方便、操作简便且能快速获取各种信息等优点，已被广泛应用于各行各业。在水利行业中，通常利用无人机航摄获取DOM、DEM影像等信息，然后通过DOM、DEM制作满足工程精度要求的DLG。与使用GPS-RTK进行野外数据采集相比，无人机航测极大地缩短了外业工作时间，提高了工作效率，同时也节约了成本。

　　1 无人机系统的组成

　　无人机低空航摄系统是以无人机为飞行平台，利用高分辨率相机系统获取遥感影像，利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取，同时实现航迹规划和监控、信息数据压缩和自动传输、影像预处理等功能，是具有高智能化程度和较强作业能力的稳定可靠的低空遥感系统[1]。该系统主要由无人机飞行平台、遥感传感器系统、飞行控制系统、通信系统、数据后处理系统等组成。本文基于大疆Phantom4 RTK无人机在水利带状地形图中的应用，论证了其精度，为今后无人机在水利行业中的应用提供一定的借鉴。

　　2 工程实例

　　为了研究大疆Phantom4 RTK无人机在水利工程中的应用，本文以吉林省温德河防洪治理工程为例进行说明。该工程全长13 km，测图宽度为河道两侧各200 m，总面积为5.2 km2。测区内有多个村庄、工厂。植被以旱地、草地为主，含有少许林地。由于汛期降雨较多、温德河水流量较大，河水退后，河岸两边存有淤泥，采用GPS-RTK施测，难度较大，所以采用大疆Phantom4 RTK无人机航测成图。

　　2.1 技术路线

　　2.1.1 基本参数。地形图成图比例尺为1∶1 000，采用的平面系统为2000国家大地坐标系，中央子午线为126°，高程系统为1985国家高程基准。根据低空数字航空摄影规范要求，航摄分辨率设置为8 cm，航向重叠度设置为80%，旁向重疊度设置为70%，像片倾角≤5°，像片旋角≤15°，航线弯曲度≤3%。

　　2.1.2 航线及像控点的布设。该工程飞行区域为5.2 km2，利用大疆制图软件制定飞行计划。由于线路总长13 km，为保障无人机作业时信号良好，决定划分为4个飞行架次，共布设平高像控点22个，为保证相邻架次的影像精度，相邻架次接边处共用同名像控点进行数据处理[2-3]。

　　2.2 数据处理

　　采用Agisoft Photoscan软件进行航摄照片的处理，最终得到DOM、DEM，其数据处理流程如图1所示。

　　2.3 精度分析

　　为了验证DOM的精度，笔者在测区采用GPS-RTK实测了30个点的平面位置，其精度统计和较差如表1、图2所示。

　　由表1、图2可知，其误差范围普遍分布于0～0.25 m。平面位置中误差为[Ms=±ΔPi×ΔPiN=]±0.165 m[<]±0.6 m，满足《基础地理信息数字成果1∶500 1∶1 000 1∶2 000生产技术规程 第3部分：数字正射影像图》(CH/T 9020.3—2013)规定的1∶1000比例尺DOM中误差精度[4]。

　　为了验证DEM的精度，实测了40个点的高程，其精度统计和较差如表2、图3所示。

　　由表2、图3可知，其误差范围普遍分布于0～0.2 m，个别点的误差保持在0.3 m左右，这可能相控点的布置所致。高程中误差为[MH=±Δhi×ΔhiN=±0.15 m<±0.5 m]，满足《基础地理信息数字成果1∶500、1∶1 000、1∶2 000数字高程模型》(CH/T 9008.2—2010)规定的1∶1 000丘陵地的一级DEM模型精度[5]。

　　3 结论

　　结合大疆Phantom4 RTK无人机在水利工程中的应用，本文分析了其航测解算成果DOM、DEM的精度。通过实例论证可知，大疆Phantom4 RTK无人机通过布设少量相控点可以满足1∶1 000 DLG的精度要求，为外业节省了大量的时间。其价格低廉，体积较小，携带方便，对起降场地要求较低，必将在水利中得到广泛的应用。另外，大疆Phantom4 RTK无人机的航摄精度与像控点分布的关系在本文中没有进行过多阐述，这将是今后进一步的研究工作。

　　参考文献：

　　[1]杨润书，吴亚鹏，李加明，等.无人机航摄系统及应用前景[J].地矿测绘，2011(1)：8-9.

　　[2]孔振，刘召奇，高云军，等.消费级无人机在大比例测图中应用与精度评价[J].测绘工程，2012(12)：55-61.

　　[3]刘艺，季昊，杨震，等.无人机航测在大比例尺公路带状地形图测量中的试验及分析[J].测绘通报，2016(2)：105-107.

　　[4]国家测绘地理信息局.《基础地理信息数字成果1∶500 1∶1 000 1∶2 000生产技术规程 第3部分：数字正射影像图》(CH/T 9020.3—2013)[S].北京：测绘出版社，2014.

　　[5]国家测绘局.基础地理信息数字成果1∶500、 1∶1 000 、1∶2 000数字高程模型：CH/T 9008.2—2010[S].北京：测绘出版社，

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文章名称： 轻型无人机在水利带状地形图中的应用

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