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1、 无人机摄影测量高精度地形图生产关键技术研究 摘要：全野外测量法和传统航测法是生产大比例尺1500地形图的传统方法，其野外工作量较大，作业较为艰苦，作业程序复杂，同时内业数据处理和绘图工作繁重，因此成图周期较长。MapMatrix系统是一款能够进行多源空间信息综合处理的平台，本文以无人机摄影测量为基础，利用辽宁建筑职业学院校园航测数据，基于MapMatrix平台制作1：500校园数字线划地图，并且与传统外业测绘方式对比，分析其优缺点。关键词：无人机摄影测量；MapMatrix；大比例尺地形图1引言在1 500地形图测绘中，若采用数字化测图的作业方式更能保证地形图地物的精度，但它需要进行控制网布
2、设、逐个地物测绘、后期编绘等大量工作，整个作业周期很长。由于无人机、定位技术的快速发展，用户对地形图测绘的周期要求更短，测绘单位需要改变传统的作业模式，提升效率，缩短项目周期。无人机航测技术具有快速、便捷、准确等特点，但由于无人机及相机等硬件因素，一般认为在内业处理及外业航摄上均需进一步的提升才能完全满足1500的测图精度要求1。本项目为辽宁建筑职业学院科学研究项目，项目采用SWDC-5多旋翼五镜头无人机获取了校区航摄影像，对航拍影像建立立体像对，利用空三加密成果，采用MapMatrix软件恢复立体模型，通过MapMatrix在立体环境下进行影像判读，进而生产高精度数字地形图，达到相比传统地形
3、测量方法作业更加高效目的，继而为“智慧校园”奠定基础。2 MapMatrix 软件介绍MapMatrix 软件是以 ArcGIS10.1桌面版为基础开发的，从立体采集层面来看，具备采编一体化的功能，同时具备捕捉功能，能够使地物基于采集条件下实现持续绘制。另外MapMatrix软件可实现实时核线采编，属于一类作业稳定的数字摄影测量软件。对于MapMatrix软件，自身有智能自动核查的优点，因此可用作质量检测，例如：对悬挂点进行检查处理，对伪节点进行检查处理，对基于删除线上的重复节点进行检查等。基于此，本项目采用航天远景 Mapmatrix4. 2构建立体像对，进行内业的立体采编，其与传统测图软件
4、测图前准备对比如下图所示：核线采集相对定向传统测图软件实时核线直接测图MapMatrix立体测图作业效率提升20%图1：MapMatrix 与传统测图软件测图前准备流程对比图3 基于MapMatrix的DLG制作DLG制作先利用采集到的影像、相对应的像控点文件和相机文件在 MapMatrix 中进行空中三角测量、自动相对定向得到空三加密结果，再利用空三加密的结果进行立体像对的创建。最后创建 DLG文件，再使用 MapMatrix进行最后的测图采集。本项目根据外业像片控制成果进行空中三角测量加密，在MapMatrix中FeatureOne模块进行立体测量获得校区的地形要素。对于不合格的数据，使用
5、GPS-RTK进行外野补调补绘。主要技术流程如下：图2：技术路线3.1立体像对模型构建3.1.1 数据准备（1）影像的采集 使用 SWDC-5多旋翼五镜头无人机对辽宁建筑职业学院南校区进行航拍采集影像。首先需要使用飞控软件进行航拍范围的确定及飞行航线的规划，野外数据采集的工作是实地勘测和无人机飞行。 （2）相机文件的制作 Inpho、PIx4D及PhotoScan都是现在主流的无人机正射影像处理软件，本次相机文件的制作使用PIx4D软件，通过相机定义、导入影像、GPS设站坐标、控制点坐标 、建立航线；数字空三：标定控制点、初匹配、自动匹配、点剔除及调整匹配；DSM生成：定义输出参数、生成DSM
6、；DOM生成：引入DSM、设置参数及正射纠正；拼接匀光：添加影像、设置区域、设置参数及拼接匀光；镶嵌线编辑及输出成果。能够生成相机文件的前提条件是有相近三个航带中15张画面清晰、纹理多样的图像，还需要将其文件内容格式进行转化。（3）像控点文件的制作像控点文件是数字摄影测量处理中极关键的一部分，其质量直接影响后期内业影像处理的精确性、效率及质量。图2是辽宁建筑职业学院航拍时选取测量区域。图2：校区航拍区域图3.1.2 立体像对模型建立及相对定向由于单张影像是不能够确定三维空间坐标的，通过立体像对相对定向即根据立体像对内在的几何关系恢复两张像片之间的相对位置和姿态，使同名光线对对相交，建立与地面相
7、似的立体模型，可以确定左右两张影像的位置关系、消除上下视差。3.2 DLG采集本项目采用航天远景 Mapmatrix4. 2构建立体像对，进行立体采编。该软件可以采用实时核线进行测图; 能根据外方位元素和影像重叠度自动组合立体像对，生成最佳的交会角，提高测图的高程精度; 也支持自动/手动切换立体模型，实现 无缝连接，降低接边工作量和立体模型选择的工作量，提高作业效率2。顺序内容地物描述1水系池塘、沟渠、桥和涵洞、人行桥、涵洞等2居民地及设施房屋采集、平房、围墙、台阶、楼梯、围墙、栅栏等3交通铁路、等级公路、高速公路、国道、省道、县道、乡道、小路等4电力设施电杆、电线架、电塔、污水鼻子、下水管线
8、、污水管线等5植被与土质田埂、地类界等6地貌斜坡、陡坎、等高线等本项目主要对辽宁建筑职业学院南校区水系、居民地及设施、交通、植被与土质等地物影像图的解译标志进行分类。（1）水系。本校区内主要绘制的有池塘。对于池塘如果水位线离岸边远，则用无坎池塘画水压线，否则用有坎池塘绘制。（2）居民地及设施。居民地及设施的采集以由高到低，由主到次，低的房屋要捕捉到高的房屋上面为原则。如在建筑中房屋需要做建标记。1:500 比例 尺图中大于0.6 米的围墙使用依比例图示3。（3）交通。由于交通主要包括：铁路、等级公路、高速、公路、国道、省道、县道、乡道、小路等。本测区为校园，因此主要绘制小路。（4）电力设施。电
9、力设施是DLG采集中最容易疏漏的一项，最好的解决方式是绘制时只要遇见电力设施就将其采集是行之有效的方法之一。电杆、电线架需要采集其底部，本测区内主要采集电杆。（5）植被与土质。植被与土质包含有稻田、旱地、菜地、园地、森林、竹林、草地等。本测区内主要采集草地、树林。（6）地貌。斜坡在坡度小于70。，坡面在图上的水平投影小于 2mm 时，需要采集坡脚线形成封闭的面。坡脚线可以是坡脚的地物，没有地物的使用地类界封闭。3.3 MapMatrix DLG采集成果展示通过外业的影像及相关数据采集、内业MapMatrix软件空三处理、立体像对模型建立、以及 Feature One 模块的地物采集，生成如图
10、3所示的 1: 500 比例尺全要素数字线划地图成果图。图3：1:500比例尺图数字线划图成果图当采集完成后，依据MapMatrix 具备的智能自动检查的优势。其质量检测中有许多子菜单，例如检查处理悬挂点、检查处理伪节点、悬挂处理、匹配节点、删除线上的重复节点等等，功能齐全，操作方便4。4 结论 本项目主要使用无人机航拍获取高分辨率影像， 利用 MapMatrix 软件进行空三处理、立体像对模型建立及在 Feature One模块的全要素采集。与传统的测量模式相比较，此方式大大减少工作人员在野外采集时间，同时也弥补了传统模式容易出错与丢漏的缺点。随着智慧城市建设，未来的测量方式必将朝着更智能、更便捷、更有效率、更人性化的方向发展。参考文献：1 林蔚凯. 1500地形图无人机航测技术研究J.城市勘测,2017(8):93-96;2 刘葛.基于 Mapmatrix 软件系统正射影像图的研究D.昆明:昆明理工大学,2014;3 周陈耀. 基于MapMatrix 的数字线划地图制作J.江西测绘,2018(4):44-47;4 徐妍等. 浅谈MapMatrix 在内业采集中的优势J. 东华理工大学学报 ( 自然科学版),2016(6):100-101; -全文完-
