当前各类固定翼、多旋翼无人机在大比例尺地形图测绘中已经得到广泛的应用，但受无人机航时的限制，给外业数据获取和内业数据处理带来了一定挑战。本文以飞马V0长航时垂直起降无人机在大比例尺地形图测绘中的应用为例，介绍了长航时无人机在大面积地形测绘中解决的实际问题，以及新型的无人机航测技术在项目中具体的应用情况。
关键词：飞马V0无人机；大比例尺地形图；三维实景模型；机载雷达点云；多源数据联测；0项目背景.项目介绍大比例尺地形图是用于城乡规划设计的重要地理基础信息数据。以往大比例尺地形图的更新都是局部更新，以县级为单位的大面积地形图更新，投入大、周期长。为解决原有成果资料，坐标系统不统一、覆盖范围有缺失、成果资料老旧等诸多历史遗留问题，本项目将整个县级市辖区范围内的：大比例尺地形图进行统一更新，并进行影像留存。.2测区概况项目区域属低山丘陵区，境内丘陵起伏，沟壑纵横，地势四周低山重迭，中间起伏平缓，形成一个盆地。最高处海拔约米，最低处海拔约4米，相邻较大高差约为米。山地植被覆盖茂密，对高程采集有一定影响。在本项目中，要求影像采集色彩质量高，色差小、拼接痕迹少等，方便用于后期的展示等用途。因此对无人机采集效率提出了要求，即在光线明暗强度相同的情况下，短时间内获取区域内的影像数据。.3主要任务（）获取优于地面分辨率5cm的无人机影像；（2）制作测区内立体像对成果；（3）制作分辨率为5cm的三维实景模型；（4）制作分辨率为5cm的正射影像图成果；（5）制作：比例尺线划图成果。02项目准备2.硬件设备选择2..飞行平台选择根据项目要求，考虑到测区范围较大，数据采集处理时对光影一致性要求较高，且部分区域高差大等因素，在无人机机型和性能选择方面，选择长航时的垂直起降固定翼无人机做为项目的主要无人机设备。本次采用的长航时垂直起降固定翼无人机型号为飞马V0无人机，主要有以下几点原因：（）飞马V0无人机可实现垂直起降，且可以爬升至50米-米后进行多旋翼和固定翼的切换，方便在大高差区域的无人机起降作业；（2）飞马V0无人机最远控制距离为50公里，本项目因面积较大，且有部分丘陵遮挡，对电台的通讯距离有一定要求；（3）飞马V0无人机4小时续航，在光线条件良好时，高效获取影像数据；（4）飞马V0无人机最大载重8公斤，可以挂载较重的传感器。表V0无人机基本参数信息材质
碳纤维+纸基蜂窝+PMI增强复合材料
翼展
mm
机长
mm
高度
mm
驱动方式
电动
电机数量
5pcs
空机重量
20kg
最大载荷重量
8kg
巡航速度
20m/s
续航时间
50min
8kg载荷，minkg载荷起降方式
全自动垂直起降
定位精度
±5cm（水平），±5cm（垂直）
定位模式
RTK/PPK融合，具备双差分天线定向功能
旋翼模式下
最大爬升速度
3m/s
旋翼模式下
最大下降速度
3m/s
固定翼模式下
最大爬升速度
5m/s
固定翼模式下
最大下降速度
3m/s
实用海拔升限
6m
抗风能力
6级
防护等级
IP45
控制距离
50km
工作温度
-20℃-50℃
包装运输箱
铝合金设备箱EVA内衬
任务响应时间
展开≤0min，撤收≤0min
载荷模块
支持多模块同时作业
2..2影像传感器选择根据测区地形情况，本测区选择飞马D-OP4倾斜摄影模块做为影像传感器的主要挂载。采用该传感器的原因是：
（）相机焦距较长。该相机下视40mm、斜视56mm，相同分辨率条件下，飞机飞行高度更高，有效保障大高差区域的分辨率和重叠度；
（2）相机分辨率高。该相机采用5个SONYA7R4相机组成，总像素达到3亿像素，效率高。
图飞马D-OP43亿像素倾斜相机外观表2飞马D-OP4倾斜相机基本参数
相机型号
SONYA7R4
镜头
下视40mm、斜视56mm
分辨率
x
有效像素
3亿像素（万像素*5）
像元尺寸
3.76μm
有效传感器面积
35.7mmx23.8mm
2.2软件选择2.2.空三软件选择项目下视影像数据的处理，采用的空三软件为飞马无人机管家专业版。首先软件与无人机、相机等设备为同一厂商，参数兼容性高；其次，该软件在POS解算时，可以进行RTK/PPK的融合解算，保障大面积作业架次中POS的固定解率；最后，该软件除了可以集群处理DOM成果以外，还支持导出传统的立体像对成果。
2.2.2建模软件选择在项目的三维实景建模阶段，采用ContextCapture（简称CC）进行建模处理。
2.2.3矢量化软件选择在项目的矢量化阶段，采用易绘eFeature空间数据生产加工平台进行矢量化采集。主要原因是该软件可以同时加载三维实景模型和立体像对，并实现联动矢量作业，解决三维实景模型中杆塔缺失、线路走向不明等问题。
03技术路线传统大比例尺地形图测绘，目前较多采用立体像对通过立体眼镜方式进行采集，或者通过三维实景模型进行采集后，再次调绘，然后进行内业编辑处理。上述方式中，传统立体像对模式对作业人员要求较高，同时外业调绘工作量巨大；而目前裸眼三维实景模型采集方式，虽然解决了房屋改檐调绘的问题，但是建模过程如果分辨率较低，势必会丢失很多电力杆、通讯杆等细小结构，同时线路走向通过内业也无法判断。
本项目中，通过飞马无人机管家专业版软件对下视镜头的空三处理，生成立体像对，在模型未生成前，就可以开始采集杆塔及其走向等信息；待实景三维模型生成后，可以在模型上采集房屋及其他相关地形信息。通过对两种不同的测量基础成果矢量采集，能够保障通过内业采集到的地物信息更加完善，有效减少了外业调绘的工作量。
图2项目技术路线图
04实施流程4.控制测量控制测量基于省网CORS联测，并检查已知控制点复核精度。像控点坐标采用RTK平滑存储方式进行多次采集，并取平均值，采集过程中平面坐标分量较差不超过2cm，垂直分量不超过3cm。
像控点布设方式仍按照区域网均匀布设，像控点间平均距离为米左右，特别困难地区布设距离为米到米左右。
像控点多采用地面布标方式制作，少量像控点和检查点采用房角等特征地物代替。
图3外业像控点采集
4.2V0无人机影像数据采集4.2.V0无人机航线规划及参数设置为减少航线规划时的航点数量，以及考虑地形高差情况，将整体区域进行分区规划。综合考虑当地面分辨率为5厘米时，V0搭载D-OP4相机，单架次实际飞行面积不少于8平方公里。因此在区域划分过程中，考虑到架次的最大效率可将测区划分为接近8平方公里的倍数关系。
在无人机管家智航线模块中自动进行了航线外扩，外扩距离与飞行高度一致，单架次飞行器飞行里程约80公里。
图4V0无人机外业飞行工作照
图5V0无人机外业飞行情况
表3航线参数设置参数表：
飞机类型
V0
载荷类型
D-OP4
GSD
5厘米
重叠度（旁向/航向）
80%/70%
飞行高度
米
空速
20米/秒
作业面积
74.25平方公里
预计航时
分钟
图64航线设置参数
4.2.2V0无人机外业数据整理图5-2中的测区分区，共计飞行4个架次，D-OP4采集影像张影像。外业飞行完成后，及时对无人机影像质量和飞行POS精度质量进行检查和解算。
影像质量方面，拍摄获取的影像清晰、层次丰富、色调柔和；影像上无云及云影等影响照片光影效果的缺陷情况。
图7D-OP4影像
POS处理方面，由于单架次面积较大，因此采用PPK/RTK融合解算方式，使得POS的固定解率更高，并且根据所挂载的相机型号不同，无人机管家专业版软件为每一个视角的像片输出对应的POS数据，从而保证数据成果质量的可靠性。POS数据的解算需要使用无人机管家专业版软件的智理图功能进行处理，且每架次POS解算的固定解率均不低于98%。
原始POS完成后，采用智理图模块下的坐标转换功能，直接投影到成果坐标系，完成POS的坐标转换。
4.3内业数据处理4.3.空三数据处理该项目空三分为两部分，一部分空三利用无人机管家专业版处理D-OP4的下视镜头，用于生成立体像对成果；另一部分通过无人机管家专业版的快速整理工具对倾斜五镜头数据进行整理，导入CC软件中进行空三建模。
图8部分测区的飞马空三报告图9部分测区的CC空三情况4.3.2CC三维实景建模三维实景建模采用CC软件来完成，模型分块大小按照00米×00米来划分，提交测图软件所需的OSGB格式后，生产所需三维实景模型。所得到的倾斜模型如图0所示。
图0D-OP4相机5厘米分辨率模型效果4.3.3内业全要素矢量化采集成图项目矢量数据采集使用易绘eFeature空间数据生产加工平台进行采集和编辑作业。在处理电力、通讯线路时可以同时导入三维实景模型和立体像对数据，进行数据的采集。通过图可以看出，地面分辨率5厘米时，实景三维模型中电力线杆有缺失，电力线走向判断不准确，而在实际生产中发现，黑色木制的通讯杆更是损失严重，但相同地物在立体像对中则清晰可辨，因此采用两种采集方式相结合的作业工艺，减少了图面丢漏的发生，主要是减少外业调绘的工作量。
图在易绘软件中相同地物在不同空三成果中的显示情况4.4精度检查经内外业复核检查，项目外业采集数据质量、空三成果质量、最终成果精度均符合技术设计和相关规范要求。按要求每测区内不得少于像控点5%的检查点。测区最终检查点精度统计如表5所示。
表5
测区绝对精度质检表
点号
实测坐标值
测图坐标值
误差
X
Y
H
x
y
h
△x
△y
△h
.7
.
95.
.
.
95.
0.37
0.
0.26
2
.26
.
65.53
.
.73
64.
-0.06
0.
0.86
3
.
.
67.
.
.
67.
0.
0.33
0.
4
.
.
75.04
.82
.36
74.
0.2
0.
0.72
5
.
.
89.45
.85
.
89.
0.
0.
-0.8
6
.
.73
69.
.
.
69.97
-0.
-0.
0.66
7
.
.32
68.
.24
.
68.
0.05
0.08
0.25
8
.
.37
73.
.65
.40
73.
0.3
-0.
0.
9
.37
38.29
80.7
.
38.78
80.
0.
0.2
0.38
0
.
.
.9
.
.
.
0.42
0.09
-0.06
.
67.
.
.
67.86
.
-0.
0.24
0.
2
.
74.55
65.
.
74.
65.
0.
0.7
0.96
3
.
.88
.
.
.97
.
0.
-0.09
0.22
4
.
.
20.
.
.
20.
-0.
0.
-0.47
5
.
.33
.
.
.
.70
0.45
0.
0.8
05项目总结本项目采用飞马V0无人机进行大面积的影像数据获取，长航时保障外业飞行作业效率，减少了飞机的起降次数。同时结合远距离电台控制和PPK/RTK融合技术，保障了在大面积无人机数据采集作业时，飞行器的飞行安全和数据质量。
与以往类似项目相比，解决了在传统无人机航测中的几个问题：
（）解决了电动无人机航时短的问题，减少了起降次数，节省了大量起降时间，提高了无人机在空中作业的实际飞行时间。
（2）V0挂载的万像素相机拍摄的影像，影像质量高、画幅较大，解决了传统无人机影像，画幅太小，立测困难的问题。
（3）传统航测的数据采集阶段，要么是通过立体测图，要么是通过裸眼测图两种方式进行，即使想采用两种方式作业也需要在不同软件或功能模块下切换。利用易绘软件，实现裸眼和立体两种方式联动，快速查验三维模型中丢失地物情，减少了外业调绘量和工作难度。
值得注意的是，由于无人机的作业效率增加，单日采集的影像数据量也非常大，D-OP4相机的单张影像平均为22Mb左右，以一个满架次计算，单架次影像数据量接近Gb,全天数据采集量达到Gb以上，因此外业需要快速的数据存储设备，用以备份无人机影像数据。
END打开抖音短视频/