摘 要：無人機低空航測技術可以迅速、高效、準確的獲取影像信息，已經成功應用重大項目建設、城市規劃管理、政府決策等領域。本文設計了無人機進行1∶500數字航測外業航飛技術路線、內業空三加密、立體測圖等技術流程，結合武漢市東西湖區新溝鎮實際生產項目進行試驗，分析了作業過程中的關鍵方法并進行精度檢查，結果表明可生成平面精度約為10cm 的正射影像圖，數字線劃圖也符合大比例成圖精度要求。本文結合實際分析處理方法的關鍵步驟，同時為1∶500數字成圖提供一些借鑒和思考。
0 引言
無人機航空攝影測量以其機動靈活、成本低廉、效率較高、支持云層下作業等技術優勢，已廣泛應用于重大項目建設、城市規劃管理、政府決策等眾多領域。以無人機獲取的影像信息，完成正射影像(DOM)圖制作已較為成熟，由于DOM影像數據只包含二維坐標信息，無法反映地物的真實高程信息。所以，利用相關高分辨率正射影像數據恢復三維立體模型完成1∶500數字線劃圖(DLG)的制作，針對外業規劃核實測量、違法建筑監測等多項工作都具有借鑒意義。因此，本文針對無人機航攝數字測圖過程中若干關鍵技術問題，進行了相關研究。
1 無人機航測系統簡介
無人機航空攝影系統由飛行平臺、飛行導航與控制系統、機載傳感器設備、地面監控系統、數據傳輸系統、地面保障系統、發射與回收系統等組成;概括來說，主要由高分辨率數碼相機、高精度POS(GPS/IMU)定位、定姿系統或者GPS定位輔助系統組成。
本文采用大鵬CW-10固定翼無人機航攝系統，搭載SONY-ILCE7R相機以及POS平臺進行測區試驗，具體相關參數如表1所示。固定翼無人機相較于多旋翼無人機，抗風能力相對較強，空中飛行姿態比較穩定，價格相對低廉，因此比較適合于高精度低速航空攝影測量。
表1 無人機相關技術參數
2 無人機航測技術方法
本文根據實地調查的測區情況，結合現有資料以及相關技術規范要求，設計如下的無人機航攝技術路線，如圖1所示，其中外業調繪部分不作詳細論述，這部分根據甲方要求，如需實地調繪，再按照相關要求進行實地外業測量工作。
圖1 無人機航攝技術路線
3 實例分析
3.1 測區概況
本次試驗測區位于武漢市東西湖區，地處武漢市中西部，測區范圍約為4km2;由于地區處于武漢市邊緣地區，我院現勢1∶500武漢市城區地形圖數據并未涉及，影像數據也僅更新至2015年，為了快速準確的獲取當前該地區房屋現狀，用于下一步該地區的規劃決策，傳統的純外業測繪效率相對較低，因此利用無人機低空航測技術完成此次外業航飛任務，獲取該地區最新的影像數據。
本次無人機設計航線飛行方向為東西方向，相對航高為317m，航線重疊度為75%，旁向重疊度50%，像元大小為4.8um，影像地面分辨率為0.04m，有效架次1次，總共獲取579張照片，無人機由于搭載的是非量測相機數碼相機，其受地區和環境的影響較大;本地區周圍有水系，航攝影像會受到一定的影響，相片邊緣易產生相應的畸變;因此在空三加密平差時，會針對上述情況，結合實際，選取合理的加密點，保證空三加密和正射糾正的精度。
3.2 數據處理軟件介紹
本文引入Agisoft公司開發的Photoscan軟件完成正射影像圖制作，使用Photomod軟件進行影像空三加密平差，恢復立體像對;結合全數字化測圖平臺Mapmartix軟件進行網絡化立體測圖，制作相應的DLG數據。
3.3 數據處理
Photoscan是一款無人機影像自動生成高質量三維模型的軟件，軟件使用視圖三維重建技術處理照片，通過導入控制點生成具有真實地理參考以及詳細彩色紋理的三維模型和正射影像，生成精度約為5cm 的專業級攝影測量數據。具體處理流程如圖2所示。
圖2 Photoscan 處理流程圖
本文使用GPS RTK動態量測所需像片控制點，可以同時獲取地物的平面和高程信息，由于無人機航空攝影要求影像重疊度大，基線較短，根據《1∶500地形圖航空攝影測量外業規范》，外業像片控制點布設要求沿航向、旁向分別布設，具體即為沿航向間隔500m布點，沿旁向間隔500m布點。
此次試驗區共布設29個控制點，其中每個控制點均可以作為平高檢查點，為后續數據處理提供地理參考。此外，外業獲取的像控點坐標一般為WGS84坐標，本文為了方便利用已有成果資料，使用布爾莎七參數轉換將坐標轉換為1954北京坐標系，進行內業數據處理，并投影至武漢市本地中央子午線E114°。最終成果高程基準和坐標系統分別為1985國家高程基準與武漢2000坐標系。
空三加密是決定無人機航空攝影像成圖精度的關鍵步驟;本文分別使用Photomod軟件中Aerial Triangulation(AT)和solver模塊進行無人機影像空三加密和平差，具體流程如圖3所示，軟件通過判讀導入的控制點和量測的控制點之間偏差，基于Patb光束法嚴格平差，計算點位殘差，保證立體測圖所需像對的精度。
