柳跃东，温象东，董景利

(山东省地质测绘院，山东 济南 250002)

0 引言

随着计算机技术、遥感传感器技术、网路系统技术、航摄平台技术的快速发展，航空摄影测量已经进入智能化、信息化时代，其产品种类也从传统的3D(DLG，DOM，DEM)产品扩展为3D+TDOM(True Digital Orthophoto Map)，DPC(Dense Point Clouds)；数据处理更自动、更智能，产品质量更可靠，不仅提高了地理信息更新速度，也减少了地理信息更新的成本。

航空摄影测量从模拟、解析到数字摄影测量，由人工测图发展到计算机辅助测图，摄影测量获得了前所未有的发展与进步。但是，DLG的绘制方法本质变化不大，仍然通过空中三角测量、建立立体模型、立体测图来实现DLG的绘制[1]。

众所周知，DLG是GIS的重要组成部分，航空摄影测量为其主要生产手段，因此，更多地理信息专家与学者密切关注航空摄影测量绘制DLG技术。由于计算机的发展，特别是多核多CPU的发展，推动摄影测量数据处理能力的提高，空中三角测量、点云与正射影像生产自动化程度得到极大提高，提出了针对三维立体模型与DLG数据采集的分离问题，提出基于密集点云与正射影像生产DLG的可能性问题，破除从左到右的立体测图的观念；打破三维立体模型重建与摄影测量测图分割；打破过去单台计算机、单核、单模型测图再接边的效率低下、工序繁多的模式[2-3]。

1 低空无人机摄影测量系统

低空无人机系统由低空航摄平台、遥感传感器系统、飞行控制系统、遥控系统、地面站监控系统、数据处理系统组成[4-5]。该系统按照项目要求进行航线设计，自动航空摄影，遥感数据预处理、空三加密，生成DEM，DOM和DCP。采用高频率、高精度GPS实时差分技术，在航控摄影测量中不需要外业布设像片控制点[6]。

2 项目实验

2.1 实验区选取

受济南市规划局的委托，山东省地质测绘院对济南市临空经济示范区进行1∶500比例尺地形图测绘工作。由于项目范围内植被覆盖率较高(约为65%)，实施时正值炎热夏季，且项目位置在济南遥墙国际机场周边，因此实施难度较大。为保证产品质量，决定采用低空无人机摄影测量，密集点云、正射影像与外业检核相结合的方法进行地形图测绘。

2.2 实验区情况

2.2.1 自然地理概况

试验区位于济南市历城区，济南遥墙国际机场周边，属平原地区，地势平坦，最高海拔30m，最低海拔21m。交通较为便利，内有机场路、S321等主要交通干道，试验区内已经实现村村通公路。实验区位于北暖温带，具有鲜明的半湿润季风气候特点，四季分明，降水多集中在6—8月份，年降水量583.3mm。实验期正值高温多雨时节，天气因素对无人机航摄及安全有一定的影响。实验区内除村庄建筑区外，主要是耕地、林地、园地。

2.2.2 试验区范围

试验区东西约8.5km，南北约5.5km，西至黄河，北至罗家村、东安村，东至徐家村，南至宋家村、北柴村,面积约40km2(图1)。

图1 试验区范围及航摄分区

2.3 低空摄影

2.3.1 航摄分区及航线设计

实验区形状不够规则，根据无人机每架次航摄时间及有效航摄面积，划分了39个航摄分区(图1)。航向重叠度为80%，旁向重叠度70%，地面分辨率为3cm[7]。

2.3.2 航空摄影情况

航空摄影自2016年6月15开始至2016年7月10日结束。航摄相片18850张，相幅大小为4896×3264pixel，相机参数f=18cm，像素大小为4.6μm，影像清晰、反差适中、色调柔和、色彩平衡[8]。

2.4 影像处理及平面精度

将无人机所摄影像数据及POS数据导入数据处理软件(Agisoft photoscan professional)，设置好坐标系统、投影方法、数据处理精度，选择生成产品种类、格式，运行数据处理即可。影像处理分架次处理，产品种类主要有密集点云、TDOM，DEM，DSM。利用易拼图(EPT)对TDOM进行镶嵌、分幅[9]。TDOM位置精度检查采用GPS-RTK(网络模式)，采集明显地物点、特征点共242个，数据采集时RTK为稳定的固定解状态[10]。将检核数据与TDOM中对应地物点平面位置坐标数据进行统计、比较，计算出TDOM平面位置中误差为0.11m，满足设计要求(表1)。

表1 TDOM平面位置误差统计

2.5 地形图测绘

2.5.1 测绘方法

地形图绘制利用TDOM，在EPS绘图软件中进行矢量化，其内容主要有道路及道路附属设施、河流及桥梁、建筑物及构筑物、沟坎、地类范围界、线杆、路灯等能够辨认的各类地物。高程数据采集主要从点云中筛选出正确的高程数据，展绘到线划图中。由于试验区植被的覆盖度较高，严重影响到点云数据的精度，因此在植被覆盖区域采用全站仪实测部分高程，作为筛选正确高程的参考。

2.5.2 地形图精度

地形图精度检查方法与TDOM精度检查方法相同；平面检查共210个点，DLG平面位置中误差为0.17m；高程检查共149个点、高程中误差为0.20m，满足设计要求(表2、表3)。

表2 DLG平面精度统计

表3 DLG高程精度统计

3 结论

(1)实验打破三维立体模型重建与摄影测量立体测图的分割，实现了利用密集点云与正射影像绘制大比例尺地形图的设想。不再使用立体眼镜，在三维立体模型上进行DLG矢量化；减少了作业人员的劳动强度。但是，利用TDOM与密集点云进行地形图绘制要求作业人员具有较高的地形图绘制素质，丰富的外业经验。植被覆盖密集区域对点云精度的影响和对地面高程精度的影响较大，在这些区域，还需采用全站仪实测地物与高程。在我国北方深秋、冬季、春季采用该办法比较合适。

(2)实验条件有一定的局限性，试验区地形为平地，起伏较小，在丘陵和山地等起伏较大的地形能否适用还需验证。无人机低空摄影测量需要高配数据处理器，以提高影像数据处理能力。

(3)采用本方法进行DLG生产，需要采集一定量的检核数据，对TDOM及DPC的精度进行检查，以确保DLG数据质量。