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无人机航摄系统测绘大比例尺地形图的精度分析

孙亮  
【摘要】:无人机航测系统是通过无人机搭载传感器设备,一般为数码相机,在作业区进行外业航飞来获取数据,通过对航飞数据进行处理获得日常所用的数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字地形图和数字三维模型等产品。该系统与传统航空摄影系统相比:空域申请相对简单;对飞行场地的限制较小,不需要机场;对云层遮挡限制条件较小;飞行高度较低可以获取高分辨率影像;操作简单,作业周期段,成本低,能有效弥补常规航测手段的不足,在获取空间地理信息,特别是测绘大比例尺地形图上有着广泛的应用前景。目前,通过无人机航空摄影生产测绘产品有以下两种方式:一种是无人机垂直摄影生产DEM、DOM和佩戴立体眼镜生产数字地形图;另一种方式是无人机倾斜摄影测量生产数字三维模型,在此基础上测绘地形图,该方式不需要佩戴立体眼镜就可以进行数字地形图的生产。本文以无人机航空摄影测量制作地形图的两种方式:以固定翼无人机垂直摄影和无人旋翼机倾斜摄影为研究对象,系统地阐述了无人机航摄系统组成、无人机航摄系统的特点,深入研究分析了无人机航测大比例尺地形图关键技术和影响无人机航摄大比例尺地形图精度的因素,分别详细探讨了两种航空摄影测量方式的内业数据处理流程和生产地形图的工作流程。然后以两个实验为例,实证研究和分析了利用固定翼无人机所获数据生成地形图的精度和基于无人旋翼机倾斜摄影测量生成三维模型生产地形图所能达到的精度水平。本文的主要研究内容包括:(1)详细阐述了无人机航摄系统的组成、功能及相关原理,包括无人机飞行平台系统、无人机飞行控制系统、无人机任务设备和数据传输系统,并且总结了无人机航摄系统数据获取流程。(2)结合无人机航摄系统制作大比例尺地形图的流程,对影响无人机航摄成图精度因素进行了系统深入的研究。总结出影响无人机航摄成图精度的因素,并且针对以上因素进行了详细的分析与探讨。(3)以武定县测区为例,介绍了无人机数据获取方法和利用SVSUAV软件进行内业处理的详细流程和在MapMatrix软件矢量测图模块中制作地形图的流程与方法,生成了测区的数字地形图,通过实际打点检查,对所制作的地形图精度进行了验证分析。(4)以安宁测区为例,详细介绍了无人机倾斜摄影的外业流程和利用Smart3DCapture软件进行内业数据处理的方法和流程,通过倾斜摄影生产的数字三维模型采用DP-Modeler软件制作地形图的方法,制作了试验区的数字地形图,通过外业实测一些检查点,研究和分析了所能达到的精度。(5)针对无人机倾斜摄影所制作的地形图在植被覆盖地区高程精度较差,本文提出了方格网算法对其高程精度进行改善,并在试验区进行了应用,较大幅度的提高了地形图的高程精度。


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