武书利 张朋

摘 要 利用小型旋翼无人机进行航空摄影，并布设像控点，利用Pix4D进行空三加密后生成点云数据和DOM，采用内外业相结合的方法制作DLG，与传统方式相比，提高了工作效率。

【关键词】小型旋翼无人机 点云数据 DOM DLG Pix4D

1 引言

近几年，我国以大疆精灵系列为代表的旋翼无人机发展迅速，以其体积小、价格低、飞行稳定、配备有相机云台、配套软件资源丰富被广大测绘行业人员所接受。大疆Phantom 4 Pro是基于普通版的升级，功能更强。下面以大疆Phantom 4 Pro为例，详细叙述具体的操作流程。

2 航飞前准备工作

2.1 测区踏勘

大疆Phantom 4 Pro做为小型旋翼无人机，虽然具有起降灵活、飞行姿态稳定的优点，但是也存在飞行高度低、续航时间短的缺点。因此在航飞前必须勘察测区的地形地貌特点、平均海拔，建筑物及构筑物高度、高压电力线穿越测区情况，为航线规划及航高制定奠定基础。避免出现各飞行架次之间的接边问题，以及航高设定不当造成的飞行事故。

2.2 航线规划

Pix4Dcapture是瑞士Pix4D公司基于消费级无人机研发的一款移动终端航测数据智能采集软件，支持安卓系统和iOS系统。我们将使用Pix4Dcapture操作无人机完成自主航摄。

将KML（KMZ）格式的测区范围线导入到Pix4dcapture的PROJECT LIST工程管理模块中，添加每个架次的航飞任务并该架次无人机的飞行高度、速度、相机垂直角度，航向及旁向重叠度，系统会根据以上参数自动生成航线，應保证航线覆盖整个航摄范围。

3 航空摄影

3.1 像控测量

为了能够获得相应坐标系的成果，需要在航摄前布设像控点，像控点的密度按照每100张照片布设6个左右，一个航摄测区最低不少于3个，如测区高差较大，可在高程变化地区增加像控点，以保证高程精度。像控点的样式以白色“十”字为宜，以方便内业准确选刺。

3.2 航拍前准备

起飞前，应通过DJI GO 4对无人机进行状态检查、参数设置等工作。如测区范围较大，需要多架次航摄时，尽量在同一地点起飞。当无法保证在同一地点起飞时，应依据各起飞点的大地高新设定航高，以保证不同架次的航高在同一拍摄平面，确保不同架次的影像正确接边。

3.3 执行航拍任务

在航摄过程中，应保持遥控器与无人机之间的连线无遮挡，并密切关注无人机的飞行高度、遥控器信号的状态、GPS信号的质量、图传信号强度等，如发现无人机状态异常，应果断发出强制自动返航命令，避免出现“炸机”。

3.4 航摄照片下载及整理

当所有航摄工作结束后，将无人机存储卡内的照片下载。按照时间序列区分不同架次的照片，按架次创建存储目录，认真检视照片质量，删除废片。

4 航摄数据处理

Pix4Dmapper是一体化的PC端无人机影像处理软件。数据处理人员无需专业知识，极少人工干预下可将数千张影像快速制作成专业的、精确的二维地图和三维模型。

（1）启动Pix4Dmapper程序，利用新建项目向导，添加*.JPG格式的航片。软件可自动识别航片的EXIF及GEO数据信息，也可读取与航片文件名相对应POS数据的文本文件，并可自定义相机参数。软件根据航片的EXIF数据及拍摄时间序列，自动生成航线及像主点略图，并可自动联网调用网络电子地图，更加直观的看到航片所覆盖的区域范围。

（2）选择正确的照片后处理参数设置模板，设置成果坐标系、设置本地区的大地水准面高于参考椭球的高度（即高程异常值）。如像控点的高程已经进行了大地水准面改正，可设置默认值为零。

（3）将像控点坐标整理成“点号，东坐标（y），北坐标（Y），高程”格式的文本并导入。通过平面编辑器手动选刺相控点在每张像片上的点位，但建议使用进行快速初始化处理后采用空三射线编辑器进行像控点的选刺，这样能够根据自动预测像控点在每张像片上的像点位置，自动化程度更高。

（4）当所有像控点都选刺完成后，可设置好参数进行后续的点云分类、纹理处理、正射影像生成、等高线生成等步骤。可设置像片的匹配方式、特征点的提取参数、生成产品的规格、等高线的参数等。

（5）经处理后，系统会在项目目录下自动生成成果数据。产品包括：兼容主流空三加密软件格式的加密成果，如orima、bingo、matrix格式；实景三维数据及纹理数据，加密点云数据；数字地面模型DTM数据，数字正射影像数据DOM，等高线数据等。

5 内外业结合制作DLG

将Pix4Dmapper处理生成的DOM正射影像加载到南方CASS9.1中，利用软件的各种做图工具采集测区的水系、居民地、管线、地貌土质、植被等。可借助Pix4Dmapper实景三维模型，全方位多角度、多视图的观察需要提取地形特征点线的地物，增加作业员的判读地形图要素的能力，提高工作效率。

由于无人机的高度相对较低、照片分辨率高，所生成的DOM、DTM精度在航高为230米时的地面分辨率可达到5cm，点云数据的高程精度一般在15cm左右，完全可以满足地形图测量的精度要求。Pix4Dmapper生成的点云数据和等高线数据是基于测区地形表面，比如建筑物顶部、植被表面等，只有裸露地面上的数据才可靠，后期利用时应该考虑这方面的因素有选择地利用。测区内的一般高程点可在点云数据上采样获得高程值，测区内的重要地物和硬化路面高程点精度要求高，可采用全野外测量的方法利用GPS、全站仪采集。

6 结束语

采用小型旋翼无人机内外业结合方法测绘地形图，平面和高程精度中误差可达15厘米左右，可满足规划用途的1：1000、1：2000比例尺航测法地形图要求。且该方法具有操作简单、快速成图、成本低等优点，可广泛应用于测绘应急保障、城乡规划、工程勘察、道路设计等方面。

参考文献

[1]Phantom_4_User_Manual_cn_v1.2.

[2]Pix4Dmapper-Chinese-Manual-Simplified-2.0.

作者简介

武书利（1971-），男。大学本科学历。河北省第一测绘院，测绘高级工程师，主要从事地籍测量、地形测量、航空摄影测量、数据库建设、软件开发。

作者单位

河北省第一测绘院 河北省石家庄市 050031