遥感航测技术在大比例地形图测绘中的应用

(整期优先)网络出版时间:2023-10-13
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遥感航测技术在大比例地形图测绘中的应用

宋丽美

天津市测绘地理信息研究中心 天津 300201

摘要:受到地形、地貌以及测量仪器等方面影响,导致大比例地形图测绘精度较低。为此,引入遥感航测技术,开展对大比例地形图测绘方法的研究:利用无人机平台搭载相机,采集无人机低空摄影测量外业数据;基于遥感航测技术,完成影像拼接与正射影像制作;在EPS中,进行大比例地形图影像模型加载与测绘;实现外业调绘补测与大比例地形图测绘成果编制。通过将新的测绘方法应用实际,从四个指标方面对测绘成果进行分析,验证新测绘方法测绘精度符合大比例测图精度要求,可为后续各项工作开展提供便利。

关键词:遥感航测;地形图测绘;大比例

引言

遥感航测技术是记录某一地区地形图像的新技术。经过大量的实际研究证明,航空遥感技术在目前的工作中广泛应用,利用航空遥感技术可以减少测量过程中人为因素的影响,弥补地形复杂、气候条件恶劣等方面的不足。在进行地形图测量时,遥感航测技术是一项值得被广泛推广的技术手段,该项技术的应用能够实现更精确、更快捷地进行地形图测绘,同时也可以有效地降低人工成本,从而提高地图的精度、科学性和经济效益。对遥感技术的研究分析,主要是依据卫星对地观测的功能,利用电磁波的传输技术,来获取目标的信息,然后将这些数据反馈给地面的接收器。采用这种方法,可以对遥感图像数据进行快速、高效的解译。航空遥感技术由于获取时间短、数据量大、覆盖范围广等优点,不仅在航海、航空、农业等领域有着举足轻重的地位,同时也在社会各个领域作出巨大的贡献。基于遥感技术的优点,测得的资料具有很高的准确率,而且能够有效地克服各种外部环境的不利影响和干扰,与其它传统的测绘技术相比,有着巨大的优势,在测绘行业中有着广泛的应用前景,值得有关部门进行深入的探讨和研究。基于此,本文下述将开展遥感航测技术在大比例地形图测绘中的应用研究。

1.采集无人机低空摄影测量外业数据

无人机在大比例地形图测绘中的应用,其核心是根据无人机平台上的非量测型摄像机,采集符合要求的测区图像,在实地踏勘、像控点布设、航线设计和外业航飞的过程中,实现对无人机低空摄影测量外业数据的采集。该型号无人机平台为固定翼无人机类型,与多旋翼无人机装置相比,在飞行过程中能够保持更加平稳的飞行效果,同时也更方便对后续采集到的外业数据进行处理,测量的精度也能够满足大比例地形图测绘的要求。在该无人机平台上搭载的摄影装置为SonyILCE-46型号相机,其图像的宽度为5500像素;传感器宽度为35.0mm;相机中心位置x坐标为15.3mm;曝光时间为1/1250s;焦距为30mm;图像高度为4500像素。要达到高精度大比例尺地图的精确测量,必须在测区内设置一定数量的像控点,并依据测区的地形特征,在布置像控点时注意以下几点:第一,像控点的标志尺寸不得小于60cm×60cm,便于无人机识别;第二,选定的影像控制点周围2m之内无障碍物;第三,为避免像控点的位置改变,选择的像控点应以硬化路面为主[1]

2.基于遥感航测技术的影像拼接与正射影像制作

在完成对无人机低空摄影测量外业数据的采集后,结合遥感航测技术,生成DOM正射影像图,并进行无人机影像的拼接,基于遥感航测技术的DOM影像制作流程图如图1所示。

图 1 基于遥感航测技术的 DOM影像制作流程图

按照图1所示的流程对DOM影像进行制作,检查和确保原始影像数据和POS数据的完整性,并对所拍摄的影像是否存在不合格的影像进行检验。POS文件中的POS数据和POS数据的序列号与图像号一一对应,并着重检查航线变化区域的图像号,避免POS数据中的数字和图像不一致,在不符合的情况下,必须手工进行修改和调整。视频资料、POS资料档案名称及储存路径不得使用中文。

在完成上述操作后,将Pix4Dmapper软件打开,并在选项当中新建项目,在弹出的对话框当中对工程参数进行设置。将上述获取的图像添加到该软件当中,并按照POS数据对影像属性进行设置。

3.大比例地形图影像模型加载与测绘

针对大比例地形图影响模型的加载和测绘均在EPS中完成。利用EPS的多数据源多窗口多视角、裸眼虚拟现实立体化测图功能,生成2.5维的影像垂直模型和超大正射影像图。

结合生成的正射影像图DOM和DEM高程,得到测绘区域的地面数字模型。在建立垂直模式(DSM)后,可以将新产生的“LZQXWC.DSM”文件直接装入到垂直模式的视窗中,并在2.5维的虚拟实境中使用。生成的DSM是根据不同像素之间的高度差而产生的立体视差,其表面纹理并非真正的纹理,因此称之为2.5维模型,在EPS立体视图中,它可以任意角度转动,方便测量。根据后续生产作业的需要,为方便对大比例地形图中测绘数据的管理,在获取地物要素的各项信息时,需要划分8个图层,具体包括:KZD(控制点层)、JMD&SS(居民地及设施层)、ZB(植被层)、DLSS(道路设施层)、GXSS(管线设施层)、SX(水系层)、DM(地貌层)、ZJ(注记层)。根据上述图层,列举出1∶500大比例尺地形图中需要包含的地物要素信息。利用测区的地形条件,逐层进行裸眼三维立体测绘,收集地物的基本要素,并编制外业调绘工作底图。

4.外业调绘补测与大比例地形图测绘成果编制

在完成上述内业数据处理后,为进一步提高测绘精度,需要进行外业调绘和补测等相关工作。针对内业数据中不确定或在影像图像上无法清晰显示的地物,通过外业现场调绘的方式进行详查,主要详查对象包括居民地层、道路设施、管线设施等。根据所需调绘内容及测区实际地形条件,预先规划调绘与补测线路。做好外业调图与补测工作,提前准备GPS设备,测距仪,工作底图,纸笔等工具。针对居民地层需要进行的调绘补测包括:房檐改正参数、重要结构参数校对、线路走向校准等。在进行调绘补测时,可结合下述公式,对各项外业数据进行修正:

公式中,K表示修正后的外业数据;k表示通过外业获取到的原始数据;P1表示测绘区域环境中的受温度影响数据的修正系数;P2表示测绘区域环境中受地形影响数据的修正系数;P3表示测绘区域环境中受湿度影响数据的修正系数。各项修正系数需要结合实际情况对具体取值进行选择,以此完成对外业数据的修正,确保后续测绘精度。在完成上述操作后,将得到的大比例地形图测绘成图导出,导出格式为.dwg,结合外业调绘与补测得到的数据,最终生成大比例地形图测绘成果图[2]

结语

当前大比例地形图测绘过程中,由于现有测绘技术的不足,导致最终测绘得到的结果精度无法满足后续各项工作开展的要求,造成工作无法继续进行。针对这一问题,本文基于遥感航测技术的应用优势,提出一种全新的大比例地形图测绘方法,并通过实例的方式实现了对新测绘方法测绘精度的检验。

在实际应用本文上述提出的测绘方法时,应当结合具体测绘区域的地形、气候条件、区域内的测绘要素等,对无人机摄影装置进行合理选择,并在对影像进行拼接和正射影像制作时,对各项参数进行合理调整,从而确保最终得到的测绘结果符合实际区域测绘要求,为后续各项工作的开展提供更有利的技术条件。

参考文献

[1]郭凯,汪旭波,杨荣欣.无人机倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].测绘与空间地理信息,2022,45(1):256-258+261.

[2]张秋义,王笑,王晓旭,等基于倾斜摄影建模多技术融合的1∶500地形图测绘[J].地理信息世界,2022,29(03):13-17.