市县城镇开发边界内1:500地形图无人机航测实践

根据湖南省自然资源厅发文的【湖南省基础地理信息数据更新技术规程】及【湖南省市县城镇开发边界内1:500地形图成果汇交规定】，针对市县城镇开发边界要求，设计 1：500地形图测量推荐方案。

测区范围

以川山坪镇郊区1.1KM2 地量项目为例，任务布分情况见图。

工作内容

本项目的工作任务为：采用无人机航空倾斜摄影采集测区的航空影像，对航空影像进行处理生成实景三维模型，同时采用三维测图的方法生产满足地形图测量精度要求的 1:500 数字线划图，之后对三维测图生产的 1:500 数字线划图进行调绘等。

地形图测量的任务包括以下几个方面：

1) 航空倾斜摄影测量：包括航空倾斜影像数据采集、内业三维建模、内业三维测图。

2) 外业调绘：包括对调查区域新增地物、阴影区地物、隐蔽区地物等变形严重内业三维测图精度不达标的地物点、界址点，根据外业补测成果进行数据编辑生成最终的满足地形图测量精度要求的 1：500 线划图工作。测区具体工作量如下表所示

作业区地形地貌

测区地形地貌都比较适合无人机航空摄影，房屋较为集中，可以整片测区采用M300 RTK+赛尔102S五镜头飞行。

作业区气候情况

测区航摄作业的时间是12 月，气温在 20 度左右，天气多为多云和雨天不适合航测作业，冬天雾霾较多应该注意。

作业区飞行空域概况

测区附近没有机场，不影响无人机航摄作业。

已有资料情况

1、由甲方提供 WGS84 坐标系的测区范围数据。

2、另通过收集摄区交通图、行政区划分图、地形图等资料，对航摄区域进行实地勘察，辅助航线设计、像控点布设等工作。

引用标准及作业依据

Ø 1）、《国家基本比例尺地形图分幅和编号》（GB/T 13989-2012 ）

Ø 2）、《国家基本比例尺地图图式第 1 部分：1∶500 1∶1000 1∶2000 地形图图式》，(GB/T 20257.1-2017),以下简称《地形图图式》

2.3.2生产技术标准

Ø 1）、《低空数字航空摄影规范》 （CH/Z 3005-2010）

Ø 2）、《低空数字航空摄影测量外业规范》（CH/Z 3004-2010）

Ø 3）、《低空数字航空摄影测量内业规范》（CH/Z 3003-2010）

Ø 4）、《航空摄影测量 测图规范 第 1 部分：1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型 数字正射影像图 数字线划图》（CH/T 3007.1-2011）

Ø 5）、《地理信息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字线划图》（CH/T 9008.1-2010）

Ø 6）、《无人机航摄系统技术要求》（CH/Z 3002-2010）

Ø 7）、《无人机航摄安全作业基本要求》（CH/Z 3001-2010）

Ø 9）、《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》（CH/T 2009-2010）

Ø 10）、《测绘作业人员安全规范》（CH 1016-2008）

2.3.3管理标准

Ø 1、《测绘成果质量检查与验收》（GB/T 24356-2009）

Ø 2、《数字测绘成果质量检查与验收》（GB/T 18316-2008）

Ø 3、《测绘技术设计规定》（CH/T 1004-2005）

Ø 4、《测绘技术总结编写规定》（CH/T 1001-2005）

我公司将依据甲方的要求，参考现行的国家法规、标准和规范进行工作，本项目方案未提及内容，按有关规范和规程执行；本项目方案个别内容与有关规范和规程有出入处，以本项目方案要求为准。

产品规格及技术指标

项目所提供的成果数据应具有统一的数学基础

1) 坐标系统：为 CGCS2000 坐标系。

2) 投影方式：采用高斯—克吕格投影。

3) 成图要求：1:500 比例尺成果，成果按 3°分带。

4) 高程基准：采用 1985 国家高程基准，高程系统为正常高，高程值单位为“米”。

3.2产品规格要求

1) 航空摄影数据：*.JPG 格式。

2) 三维模型成果数据：*.osgb 格式。

3) 数字线划图数据：*.dwg 格式

4) 数据分幅要求 数字线划图采用 1:500 地形图 50cm×50cm 矩形分幅，其图幅编号采用图廓西南角坐标编号法编号。

产品精度要求

因为生成的 1：500 数字线划图是用于制作地形图图，所以精度要求按照地形图测量的精度要求执行。

平面精度要求如下表：

高程精度要求如下表：

总体技术路线

本次任务和以往传统地形图调查不同的地方在于，使用了航空倾斜摄影来采集高分辨率的航空影像，同时利用三维模型使用三维测图技术结合外业修补测生产满足地形图精度要求的 1:500 数字线划图，利用这种最新技术可以极大缩短工期、降低成本。

其过程包括方案设计、空域申请、像控测量、无人机倾斜航空摄影、三维建模、三维测图、外业调绘、质量检查、提交成果资料、成果验收，要求严格质量关键节点，各环节质检合格后移交下一环节。

生产流程图

软硬件设备选型情况

测区是小面积的作业区，针对这种状况我们使用了无人机进行航摄作业。

无人机系统

经纬M300 RTK是一款小型多旋翼高精度航测无人机，面向低空摄影测量应用，具备厘米级导航定位系统和高性能成像系统，便携易用，全面提升航测效率。

该系统针对小范围快速获取倾斜摄影数据的需求，将无人机技术与倾斜摄影技术有效结合。系统具有成本低、飞行可靠性高、操作使用简单、起飞和着陆场地要求低，定位精度高等特点，可以满足倾斜摄影测量与快速三维建模对数据获取的要求。

倾斜相机

赛尔102S是一款将五镜头集成于一体的专业摄影测量相机，可同时采集前视、后视、左视、右视、下视五个方向的正射和倾斜影像，且五个视角相机独立 POS 定位存储，无需进行后处理的 POS 解算。其精准至1cm的独立POS数据可满足高精度免像控航测要求。

其他硬件

1）像控测量阶段：满足相关规范要求的 GNSS 接收机 1-2 台。

2）1:500 数字地形图补测调绘阶段：钢尺、手持式激光测距仪、2 秒或 5 秒全站仪。

其它：计算机、打印机等。

大疆智图自动建模软件

大疆智图是一款提供自主航线规划、飞行航拍、二维正射影像与三维模型重建的 PC 应用软件。一站式的解决方案帮助行业用户全面提升内外业效率，重点针对测绘、电力、应急、建筑、交通、农业等垂直领域提供一套完整的二维、三维模型重建解决方案。

三维测图软件

三维测图软件使用航天远景的的倾斜测图模块MM3D， 在高精度三维模型的基础上采集二维矢量信息。具备信息化测绘入库能力，是集采、编、库、更新一体化的航测立测系统。

像控点布设

1、像控点布设平面及高程方向尽量均匀分布，大概200-300米一个。

2、像控点测量时，尽量使用简易三角支架，采用HNCORS测量整周模糊度固定后，值不再变动后方可测量，测量设置5S以上连续观测。

无人机航飞

1、高差起伏大区域，可适当提高重叠度，尽量在地形高差中间区域起飞。

2、M300 RTK+赛尔 102S一天可以采集约3平方公里的倾斜数据。

三维模型生产

本项目三维模型生产采用的软件是大疆的DJI TERRA自动建模软件，在同等电脑配置情况下，大疆智图建模效率是市面上主流软件5-10倍；整个建模过程一键式操作，无需专业的摄影测量背景也能重建出精细化模型。

三维测图

1、根据技术要求，直接内业采集房屋、附属、全貌要素。

2、根据技术设计要求，直接内业采集层高、要素材质等属性信息。

3、自定义成果导出格式，实现要素属性与dwg数据匹配。

外业调绘

1、核实地物情况，采集并标绘遗漏地物。

2、核实内业采集疑问边数据，核实内业疑问属性数据。

3、随机抽取部分数据，进行精度验证。

编辑成图

1、调绘成果上图。

2、确认拓扑属性正确。

3、整饰图面，保证图面美观。

项目成果

1）1:500 数字线划图 1 套。

2）其他相关资料和成果。

精度检验

测区内共设有效像控点25个，检查点3个。空三报告中，x,y,h（正常高）三个方向的控制点（内符合精度）以及检测点（外符合精度）均满足技术设计要求。

采用HNCORS打图根控制点，Leica TS02全站仪实测检验，地势较为平坦地块检测一站。

效率对比

从以上测量成果可以看出传统测量作业模式与无人机倾斜摄影测量作业模式进行对比与分析，使用M300 RTK进行“1:500城镇开发边界地形图更新”测量作业的效率明显比传统实测更高，相同测量任务的前提下，使用M300 RTK无人机作业的人员数量能够减少50%，生产周期缩短50%。

结语

从以上测量成果可以看出传统测量作业模式与无人机倾斜摄影测量作业模式进行对比与分析，使用使用大疆M300+赛尔102S进行 “1:500城镇开发边界地形图更新” 测量作业的效率明显比传统实测更高，相同测量任务的前提下，使用大疆M300+赛尔102S作业的人员数量能够减少50%，生产周期缩短50%。

来源：长沙群力