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微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统在地形测绘中的应用
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摘要：随着科技不断发展，无人机倾斜摄影测量系统体积、重量也在不断变小。成本低、机动灵活的有点越发明显。本文主要根据微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统实验区作业成果，配合全站仪、RTK外业实测数据及已有地形图数据，对微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统作业效率、精度等方面进行测试。
关键词：无人机倾斜摄影测量；ContextCaptureCenter；相控点；倾斜模型；三维测图；精度评定
1.测区概况
测区位于福建省宁德市寿宁县东部新城，沿蟾溪往下游方向约3.5KM。测区地势狭长，最大高差约140米，且河道弯曲，周边存在较多高于测区最大高度的山头，属山地类型。
测区面积约为2.3KM2，为保障影像全覆盖进行外扩后航线面积约为3.9平方。其中去、测2.3KM2已有早起1:500地形图，作为修测底图使用。
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技术路线
2.1微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统的组成
无人机倾斜摄影测量系统在搭载模式上有种选择，主要可以分为：①飞行平台的不同：根据平台不同可分为固定翼、旋翼，直升机等；根据任务高度可分为超低空、低空无人机等；根据领域可分为军用、民用和消费级；根据质量可分为微型、轻型等。②根据搭载可分为五镜头、三镜头、双镜头、单镜头、摇摆式镜头等。
本次测试选用的无人机为大疆经纬M210RTKV2无人机，是大疆创新推出的一款结构简单的电动四轴无人机，具有操作简单、起降场地要求低等特点。属于低空、民用、微型多旋翼无人机，搭载赛尔PSKD101S五镜头相机总重不超过7KG。
大疆经纬M210RTKV2
赛尔PSKD101S
尺寸
883×886×398mm
像素
单视角2430万，总1.2亿
轴距
643mm
画幅
APS画幅（23.5X15.6）
机身重量
4.8kg（含两块TB55电池）
焦距
35mm（等效53mm）
最大起飞重量
6.14KG
曝光间隔
≥0.8S
定位
千寻实时差分
重量
700g
基本参数表
地面站软件选用大疆GSPROAPP，安装在高亮屏平板中。操作简单、便携性高。
2.2作业流程
倾斜摄影测量地形图作业流程有别于传统垂直航摄作业流程，在航线规划、相控点布设、空三后的数据处理以及作业成图等方面都有不同。同时在软件、硬件的选择上也有差异。本项目主要使用的空三建模软件为ContextCaptureCenter，成图软件为EPS地理信息工作站结合南方CASS实现。整体作业流程如下:
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项目实施
3.1项目目标
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对原有1:500地形图进行修测，提供合格的、满足寿宁县东部新城蟾溪治理工程项目使用的地形图。
测试微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统生产效率、稳定性。
测试由微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统生产的，优于3cm地面分辨率的倾斜模型平面、高程精度是否达到1:500地形图要求。
3.2像控点测量
测区共布设44个像控点，沿道路区域采用路面特征点如合格的斑马线、交通标线拐角作为像控点，其他区域尽量采用事先布设的方式。
在测量像控点同时，进行特征检查点测量点测量，共测71个检查点基本分布整个测区。并且为随机选取的明显特征地物（特征点），包含路面特征点、房角、花圃等。采用南方RTK接收机结合全站仪进行观测。所测成果满足规范要求。像控点及检查点分布图如下：
相控点分布图检查点分布图
3.3无人机航拍
测区航线规划：采用分区飞行，航高基本维持200。航向重叠率80%，旁向重叠率80%，飞行速度8m/s。测区山体阴影影响较大，气象条件一般。
相机设置。相机采用5个35mm索尼5100镜头，作业时倾斜镜头分辨率为3cm，正射镜头分辨率为2.2cm。快门速度为1/1000。像点位移为0.8cm，小于0.5个像素要求（2.2cm*0.5）。飞行任务执行过程中未发现异常情况。同时地面站具备实时查看下视镜头影像功能，结合机身FVP镜头，对飞行安全有较大帮助。任务结束，获取的照片数量完整，质量合格。
3.4数据处理及模型生产
数据处理及模型生产均采用ContextCaptureCenter软件进行，将五镜头照片和POS数据及相机检校参数导入软件，提交空三计算。通过后，加入像控点坐标数据，进行刺点，完成后进行再次空三计算。空三成果满足规范要求。部分空三成果如下。
倾斜三维模型重建
空三结果合格后，就进入了模型重建生产环节。为了后期提供EPS平台成图，倾斜模型格式采用OSGB格式。三维重建由软件自动完成，基本流程如下：点云数据生产；点云构TIN；TIN生成白模型；纹理自动映射生成模型。整个过程对硬件要求较高，所花时间较长。生成模型成果截图如下：
3.5数字线划图成图
以EPS2016地理信息工作站
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