一、研究背景与目的
传统1∶500地形图测绘存在两类问题:一是GPS全野外作业成本高、外业工作量大,成果精度依赖采集点密度;二是无人机固定航高单镜头作业时,地形低区域影像分辨率低、地形高区域影像重叠度小易出现航摄漏洞,均无法保证全域精度达标。为此,研究旨在通过两种技术的融合,解决上述痛点,实现高山地区1∶500 地形图的高精度、均匀化生产。
二、软件硬件
相机:DJI P1
Pix4D软件:对航测影像进行解算,最后利用少量像控点完成空三成果的纠正。
WayPointMaster软件:仿地航线规划。
Smart3D软件:实景三维建模。
EPS软件:地形图采集。
三、核心技术介绍
无人机倾斜摄影技术:以无人机为平台,集成多个相机同步曝光采集影像,可生产实景三维模型、真正射影像等成果。通过调整倾斜相机焦距(如与下视相机夹角45°时,焦距设为下视相机的2倍),能优化不同区域影像分辨率一致性,提升数据解算精度。
仿地飞行技术:飞行高度随地形起伏同步变化,保持与目标地物的固定高程差,可避免固定航高导致的分辨率不均、重叠度不足问题,同时结合数字表面模型进行航线规划,保障航摄安全无障碍物碰撞。
四、研究方案与实施流程
以某高山测区为研究对象,具体流程如下:
数字表面模型获取:采用固定翼无人机固定高度航摄,经Pix4D软件解算与少量像控点纠正,生成2m格网数字表面模型(用于航线规划)和1m正射影像(用于外业点位规划底图)。
航线规划与参数设置:通过WayPointMaster软件导入测区范围与数字表面模型,设置航向/旁向重叠率85%、相对航高359.40m、相机型号DJI P1-35mm等参数,完成仿地航线规划。
像控点与检查点采集:以1m正射影像为底图,500m间隔均匀布设像控点(“L” 形油漆靶标),精度薄弱区域布设15个检查点(道路拐点、房角点等),采集时多次测量确保数据可靠。
影像采集与数据处理:按规划航线开展倾斜摄影,经影像匀色、冗余数据剔除后,进行空中三角测量解算(重投影中误差0.31像素,满足要求);利用Smart3D软件制作OSGB格式实景三维模型。
地形图测绘:基于EPS软件,采用 “裸眼测图+虚拟立体像对测图” 结合方式,通过水面淹没法采集等高线、五点房命令采集规则房屋,模型拉花区域以立体像对补测,提升效率与精度。
五、精度检测结果
通过15个检查点对平面与高程精度检测,结果显示:平面位置较差最大0.387m,高程较差最大0.421m;平面位置中误差 0.291m,高程位置中误差0.311m,均符合GB/T15967-2008 规范中1∶500地形图的精度要求,且全域精度均匀,无超限区域。
六、研究结论
该方案通过倾斜摄影与仿地飞行技术的融合,解决了高山地区地形起伏导致的航摄数据质量问题,生产的1∶500 地形图精度可靠、均匀性好,且降低了外业工作量与成本,为高山地区大比例尺地形图测绘提供了可行的技术参考。
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