引 言

無人機低空攝影測量技術,，以無人機為飛行平臺，以高分辨率數(shù)碼相機為傳感器,，可快速獲取真彩色,、大比例尺、現(xiàn)勢性強的航測遙感數(shù)據(jù)[1],。該技術以其獨有的高效率,、高分辨率、高精度等優(yōu)勢,，正在逐步替代傳統(tǒng)地形測量,，并將引起地形測量工作模式的變革。特別是PPK技術（動態(tài)后處理技術）的出現(xiàn),，更是減少了像控點的布設,，實現(xiàn)了稀疏像控，使大比例尺地形圖的高效測量成為可能,。邱志剛等分析了無人機航測的原理和PPK算法,，對GNSS定位模塊進行了自主微型化設計，并完成無人機的適配,，從而提高了無人機低空攝影測量的精度[2],。張會等以新疆某個試驗測區(qū)為例，通過差分GNSS無人機影像數(shù)據(jù),，對提取的DEM進行精度驗證,，結果表明可滿足1:2 000大比例尺地形圖平坦地區(qū)DEM的精度要求[3]。呂立蕾對無人機航攝技術在大比例尺測圖中的精度進行了研究,，基于精度評定數(shù)據(jù)對誤差產(chǎn)生的原因進行了深入的分析與探討,，為無人機航攝技術測繪大比例尺地形圖應用的可行性及可靠性提供了經(jīng)驗[4]。袁蕾等對無人機在海島1:500地形圖測繪中的應用進行了全面的分析和精度比對,，進而說明無人機影像可應用于海島大比例尺地形圖的制作[5],。無人機低空攝影測量技術所提供的高精度測繪成果（DOM、DEM及DLG等）大大縮短了工程測量的作業(yè)周期,，可為后續(xù)設計,、施工、運維等相關領域提供數(shù)據(jù)支持,，產(chǎn)生了巨大的社會效益[6-8],。

本文基于某海港地形測量項目,，采用Skyweaver V380型垂直起降固定翼無人機采集分辨率優(yōu)于5 cm的影像數(shù)據(jù)，經(jīng)Godwork軟件進行空三解算,、生成數(shù)字正射影像圖（DOM）及高精度數(shù)字地表模型（DEM）數(shù)據(jù),，并通過一航院自主研發(fā)的軟件進行精度統(tǒng)計后，采用立體測圖及Auto CAD等軟件繪制數(shù)字線畫圖（DLG）,。

1 無人機低空攝影測量技術流程

無人機低空攝影測量的技術流程主要包括：資料搜集,、像控點（檢核點）布設及測量、航線設計,、數(shù)據(jù)采集,、空三解算、精度統(tǒng)計及成果數(shù)據(jù)（DOM,、DEM及DLG等）獲取等,，具體流程如圖1所示。

圖1 無人機低空攝影測量流程

確定測區(qū)范圍后,，首先搜集測區(qū)已有控制點成果,、坐標系統(tǒng)、衛(wèi)星或遙感影像及自然地理狀況等,，并確定測區(qū)內(nèi)最高點與最低點高程,。根據(jù)已有資料及任務要求，布設及測量像控點（檢核點）,、設計航線（包括地面分辨率GSD,、影像重疊率、飛機起降位置,、飛行方向等）,。選擇日照充足、風速較小的時段進行無人機數(shù)據(jù)采集,，同時架設基準站,，設置采樣間隔，與無人機PPK系統(tǒng)同步觀測,。航飛結束后,，根據(jù)采集的航飛數(shù)據(jù)、像控點數(shù)據(jù),、動態(tài)后差分數(shù)據(jù)及相機參數(shù)等導入影像處理軟件進行空三解算,、精度統(tǒng)計、生成DOM,、DEM及繪制DLG,。

余熱利用設備的配置，需要綜合考慮發(fā)電機組種類,、熱效率,、余熱品質(zhì),、冷熱需求等參數(shù)，將不同特性的設備系統(tǒng)組合,，實現(xiàn)能源的綜合利用,。下圖為典型的內(nèi)燃機組余熱綜合利用系統(tǒng)原理。

2 應用實例

2.1 無人機系統(tǒng)

本次無人機系統(tǒng)使用某型垂直起降固定翼測繪無人機航攝系統(tǒng),，如圖2所示。

圖2 垂直起降固定翼型測繪無人機

該系統(tǒng)的主要技術指標如下：

1）飛行平臺：起飛重量為4.5 kg,；續(xù)航時間大于50分鐘,；抗風能力為5級；翼展為1 880 mm,；機長為960 mm,；巡航速度為19 m/s；動力為10 000 mAh鋰電池,。

例4.Shantou,then known as Swatow,was China’s third-largest port after Shanghai and Guangzhou and the port of departure of the Teochew diaspora...(China Daily,2018-05-23)(汕頭,，廣州，潮州）

2）相機模塊：索尼ILCE-7R型數(shù)碼相機,，全畫幅35.9×24 mm,，像素7 360×4 912，像元大小4.88 μm,，焦距35 mm,。

隧道近距離下穿橋梁，施工過程中難免會對橋梁樁基造成一定的影響,，進而影響到橋梁上部結構的變形,，尤其是反映到橋面軌道結構上，加之高速鐵路無砟軌道變形要求嚴格,，行車安全和舒適度要求高,。本文通過對鄭州地鐵2號線盾構隧道下穿鄭西高鐵橋梁工程實例，在鄭州典型的粉質(zhì)黏土,、粉土地層中,，對盾構施工過程中橋梁承臺內(nèi)力及變形、樁側摩阻力及內(nèi)力變化,、上部結構的變形,、下穿前后橋梁結構設計控制參數(shù)的變化，以及施工完成后的橋梁承臺監(jiān)測數(shù)據(jù)與計算分析進行對比,，以期對類似工程提供借鑒與參考,。

3）飛控模塊：處理器為168 MHz/252 MIPS Cortex-M4F；14個PWM/舵機輸出,；ST Micro L3GD20H 16 bit陀螺儀,；ST Micro LSM303D 14 bit加速度計,、磁力計；MEAS MS5611氣壓計,。

4）PPK模塊：GNSS性能為120個動態(tài)通道,；跟蹤信號為GPS的L1、L2及L2C,，GLONASS的L1及L2,，BDS的B1；數(shù)據(jù)采樣率為20 Hz,；時間精度為20 ns,。

5）地面站軟件：支持大區(qū)域總體航測航線自動規(guī)劃、自動切割分區(qū),；支持飛行過程中隨時進行航線調(diào)整與飛行任務改變,；支持按精度要求和測區(qū)邊界多邊形自動生成航線；支持對飛行姿態(tài)與傳感器數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與預警,；支持垂直起降完成自動轉(zhuǎn)換固定翼模式時的高度設置等,。

“一站式”司法確認機制，是在完善矛盾糾紛多元化解機制過程中的一種創(chuàng)新,，對于快速便捷地解決糾紛,、提升人民調(diào)解組織的矛盾糾紛化解能力、推動社會治理結構優(yōu)化和社會治理能力的提升,，具有重要的現(xiàn)實意義,。該機制的運行與推廣，既需要各級黨委,、政府,、相關部門和組織的共同努力，也需要在法律制度上予以保障,。

2.2 像控點,、檢核點布設及測量

測區(qū)面積約12 km2，為了滿足后期空三解算及測量精度評估要求,，在測區(qū)范圍內(nèi)均勻布設了72個平高像控點及93個精度檢核點,，采用GNSS RTK模式現(xiàn)場實測像控點及檢核點的三維坐標（像控點分布與檢核點分布如圖3所示）。

圖3 像控點與檢核點分布示意

2.3 航線規(guī)劃設計

圖4 航線規(guī)劃

本次無人機系統(tǒng)采用的是帶有后差分GNSS的無人機,，根據(jù)測區(qū)范圍設計航線,，共飛行39條航線，拍攝2 450張像片,。在地面站軟件中設置航攝任務范圍,，輸入影像分辨率4.89 cm、航向重疊率75 %及旁向重疊率65 %，軟件自動計算航高,，并自動進行航線布設,，根據(jù)無人機航測系統(tǒng)續(xù)航時間將測區(qū)分為4個工作任務（架次），如圖4所示,。

而當存在主瓣干擾,，即基本滿足條件時，若目標和干擾位置以及頻率增量滿足式就會使得目標與干擾導向矢量相關性大大增強,，輸出SINR會急劇下降,，并形成凹陷。

2.4 外業(yè)航測實施

無人機低空攝影測量外業(yè)實施,，主要包括無人機現(xiàn)場組裝,、地面站系統(tǒng)連接、航攝任務的調(diào)入,、飛前檢查及起飛降落指令序列的設置等。飛機起飛后,，使用地面站軟件實時監(jiān)控空速,、地速、飛行高度,、衛(wèi)星狀態(tài),、航點距離、偏航情況等飛機的實時狀態(tài),。單次任務結束后,，無人機按指定降落序列降落，更換電池后,，進行下一架次的測量,。

2.5 空三解算

本次無人機系統(tǒng)可自動采集差分數(shù)據(jù)，將機上差分數(shù)據(jù),、基準站參數(shù)及靜態(tài)數(shù)據(jù)導入PPK自帶后處理軟件KGO中進行處理,，得到差分后的POS數(shù)據(jù)。無人機系統(tǒng)采用的相機在測量前進行了相機標定,，將原始像片,、PPK處理后的POS數(shù)據(jù)、相機參數(shù),、像控點數(shù)據(jù)導入Godwork軟件中,，通過新建工程、一鍵空三,、刺點,、智能平差等流程進行空三解算。平差模型采用顧及曝光延遲的無人機差分GNSS輔助光束法平差模型，一次性完成整個測區(qū)四個架次的空三解算,。經(jīng)不參與空三解算的93個檢核點檢核,，空三解算的平面精度為：±8.5 cm，高程精度為：±8.1 cm,，滿足《城市測量規(guī)范》（CJJ/T 8-2011）中：基本等高距為0.5 m的平坦地區(qū)1:500地形圖地物點相對于臨近平面控制點的點位中誤差不大于±25.0 cm及高程中誤差不大于±15.0 cm的要求,，空三解算如圖5所示。

圖5 空三解算

2.6 DSM及DOM生成及編輯

空三解算完成后,，利用空三加密像點可生成點云數(shù)據(jù),，進一步對點云數(shù)據(jù)進行插值運算生成DSM數(shù)據(jù)，使用數(shù)字微分糾正技術對原始相片進行相機畸變改正及地形起伏糾正（基于DSM）生成單片正射影像數(shù)據(jù),，對單片進行融合及鑲嵌生成整個測區(qū)的正射影像,，再對其進行勻光、勻色處理,。對DOM錯位,、扭曲區(qū)域可以使用拼接線工具進行精細處理，對于高大建筑物容易產(chǎn)生大的變形,，可先編輯DSM,，降低建筑物高程，去除高程引起的建筑物變形,，重新生成DOM,。DSM及DOM制作與編輯，如圖6所示,。

(model->item(i,，4)->text()).toStdString()<< '\t' <<(model->item(i，5)->text()).toStdString()<< endl,；

圖6 DSM及DOM編輯生成

2.7 精度檢核

將生成的DSM,、DOM及實測的檢核點數(shù)據(jù)，統(tǒng)一導入一航院自主開發(fā)的無人機低空攝影測量輔助處理系統(tǒng)（如圖7所示）,，在DOM及DSM疊加的影像上對檢核點刺點,，再將基于DSM及DOM疊加數(shù)據(jù)生成的檢核點三維坐標數(shù)據(jù)導出，將導出的數(shù)據(jù)與檢核點野外實測坐標數(shù)據(jù)進行比對,，得出檢核點的比對精度,。本次共計比對檢核點93點，平面中誤差為±9.7 cm,，高程中誤差為±8.5 cm,，高程誤差分布如表1所示，滿足《城市測量規(guī)范》（CJJ/T 8-2011）中對1:500地形圖測量的精度要求,。

圖7 DSM及DOM精度檢核

表1 高程誤差分布

區(qū)間/m 點數(shù) 百分比/%-0.25＜dh≤-0.15 6 6.5-0.15＜dh≤-0.05 23 24.7-0.05＜dh≤+0.05 43 46.2+0.05＜dh≤+0.15 18 19.4+0.15＜dh≤+0.25 3 3.2

2.8 線劃圖繪制

圖8 立體測圖

在保證精度的基礎上,，為了兼顧效率,，數(shù)字線劃圖的繪制采用Map Matrix立體測圖軟件（如圖8所示）、Auto CAD成圖軟件及中交一航院無人機低空攝影測量輔助處理系統(tǒng)三者相結合的方式進行,。發(fā)揮立體測圖方式優(yōu)勢,，采用立體測圖方式繪制高大建筑等在DOM中變形較大的地物；為提高效率,，對于DOM精度較高的區(qū)域可將DOM裁剪為若干區(qū)塊,，并將單個區(qū)塊DOM影像經(jīng)一航院自主開發(fā)的無人機低空攝影測量輔助處理系統(tǒng)中的影像壓縮模塊壓縮后，插入Auto CAD成圖軟件中進行符號化,；將DOM與DSM導入一航院自主開發(fā)的無人機低空攝影測量輔助處理系統(tǒng)中,，按照規(guī)范中1:500比例尺地形圖要求地形點間隔統(tǒng)一點取地面高程點；最后將立體測圖的線劃數(shù)據(jù),、DOM矢量化的線劃數(shù)據(jù)及無人機低空攝影測量輔助處理系統(tǒng)導出的高程點數(shù)據(jù),，在Auto CAD成圖軟件中統(tǒng)一編繪成圖。

3 結 語

無人機低空攝影測量技術近年來在測繪行業(yè)有著廣泛的應用,，本文基于某海港地形測量項目,，對無人機低空攝影測量技術的基本流程及關鍵技術進行了系統(tǒng)的介紹，經(jīng)與野外實測點對比,，平面及高程精度可達到10 cm以內(nèi),，滿足規(guī)范中對1:500

地形測圖的精度要求。通過該技術不僅可實現(xiàn)地表多源地理信息數(shù)據(jù)的快速獲取,，同時其獲取的點云數(shù)據(jù)、地表模型數(shù)據(jù)及正射影像數(shù)據(jù),，也可為工程設計,、施工及運維等提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

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