重庆测绘院无人机航摄系统引进与发展
杨洪
二0一一年十一月
交流内容
无人机航摄系统引进与发展历程 技术改进 成功案例
下一步的工作
国家测绘地理信息局重庆测绘院
无人机航摄系统引进和发展历程
无人机航摄系统的推广应用是国家测绘地理信息局提升 我国测绘技术装备水平的重要内容之一。作为传统航空摄影 测量手段的有力补充，无人机航摄系统的应用不仅能够大幅 提升测绘应急保障服务能力，而且在构建数字中国、监测地 理国情、提升社会管理效能等方面也发挥了积极作用。
➢ DOM 制作难点 在整个生产试验过程中，经分析总结，
DOM 制作有如下些难点： • 1）若无已有DEM数据或三维采集数据时，
DEM制作难度较大。 • 2）模型覆盖范围太小，使得DOM制作时需要
的模型数非常多，不管对单片的生成还是拼裁 处理以及后续的修改工作都大大增加了难度。
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备注：红色为平高 控制点，蓝色为高 程控制点，绿色为 检查点。
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无人机航摄系统引进和发展历程
➢ 1:500加密情况 • 在1：2000试验范围东南边选取了一块控制点相对
密集的区域进行了1:500的试验，选用平高控制点15 个，高程控制点6个，检查点（多余控制点）8个。
说明：蓝地理信息局重庆测绘院
我院作为第一批的5个生产性试点单位，率先进入了无人 机航摄系统推广应用的队伍，为探索掌握无人机航摄系统在 生产中技术应用的全过程，使其快速形成成熟的作业流程和 技术规范，迈出了坚实的一步。在发展过程中，我院得到了 国土测绘司、中国测绘科学研究院的悉心指导和热情帮助。 我院领导对试点工作也高度重视，采取积极措施，使试点工 作取得一定的成绩。
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该试验项目位于重庆市璧山县广普镇，整个项目区面积约60个 平方公里。项目区地形类别为丘陵，最低海拔高度256米，最高海 拔高度326米，共15条航带，共计870张航片，拍摄面积约59平方公 里，具体情况如下表所示：
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•
1) 使用VirtuoZo、MapMatrix (适普公司)等立体测图工作站
自动匹配生产DEM，但大部分匹配精度非常差，人工编辑量太大
，无法满足DOM生产的需要。
•
2) 在西部项目部下发的demix-pix（测绘科学研究院）平台
中进行匹配生产DEM，其精度较高，能够满足DOM 的生产，但
是其匹配速度非常缓慢，１个模型约需要半个小时，由于该模型
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➢ 1：2000布点方案 • 1：2000试验范围我们选择了整个航摄区东南6幅1：
2000图幅，像控点布设范围约12幅的范围，主要考虑 到是图幅范围太小，航线数很少，在对航线跨度上摸索 弹性就小。本次试验共选择了7条航线，每条航线23条 基线，根据此特点，本着试验尝试的目的，在基线跨度 上适当放大，在航线跨度上也尽量尝试不同航线跨度， 检查点布设在控制最弱部分。因1：2000试验区域完全 在1：10000试验区域内，部分1：10000像控点和检查 点也会作为1：2000试验检查点（不包含在以下方案中 ）。其方案详情如下：
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我院装备的CK-GY04型无人固定翼飞机航空摄影系统
性能
参数
飞机翼展
2.84米
机长
1.95米
载油
4升
总航程
180KM
续航时间
3小时
助推弹射器
20-35KG载荷
航空发动机 62cc排量（进口）
双相机系统 佳能 EOS 5D Mark II
起飞重量
25KG
起降方式
弹射/伞降
的覆盖面积太小，生成一幅1:10000的DOM约需要250个模型， 这使得单片的生产和拼接处理都非常复杂。
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➢ 1:2000 DEM、DOM制作
利用采集的三维DLG数据内插生成DEM数据，从而进行 DOM的制作。
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无人机航摄系统引进和发展历程
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本项目共划分了1：10000、1：2000和1：500三种比 例尺分别进行3D产品试生产试验。 1、外业像控 ➢ 1:10000布点方案 • 1：10000试验范围我们选择了整个航摄区约60个平方公 里，因无人机航片以前从未接触过，其点位到底该如何 布设没有成功经验可以借鉴。本项目摄区共15条航线， 每条航线有57条基线，根据此特点，本着试验尝试的目 的，像控点在布设时在基线跨度上尽量放大，在航线跨 度上也尽量尝试不同航线跨度，检查点布设在控制最弱 部分。其方案详情如下：
• （2）2010年3月完成无人机低空航测系统的交接 • （3）2010年3月15日-2010年4月1日接受中国测绘科学
研究院组织的MAP-AT空三软件操作培训。 • （4）2010年4月，以铜梁县石鱼镇联丰村土地整理项
目开展试生产，收集相关的资料，并开展无人机低空航 摄系统生产试验。
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我院引进的“快眼”无人固定翼飞机航空摄影系统
性能
参数
飞机翼展
3米
机长
2.5米
载油
4升
总航程
180KG
续航时间
3小时
助推弹射器
20-35KG载荷
航空发动机
DLE 111
双相机系统 佳能 EOS 5D Mark II
起飞重量
30KG
起降方式
滑跑
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➢1：500加密精度达不到规范要求。分析其主 要原因有如下几个： •航片资料在航飞设计时，主要是以1：2000成 图精度设计考虑的，该航片影 像的地面分辨率 (0.17m)达不到1：500测图精度要求。 •1：500布点方案在制定时不完善，测区东南面 有座大山，且山上的点在布设时，移动范围过 大，对后期加密有一定影响。
无人机低空航摄系统质量控制办法》，使我
院无人机航摄系统在对地理信息的快速获取
和处理上奠定了基础。
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• （1）2009年12月参加无人机飞行基础知识培训，并取 得中国航空运动协会的颁发的《无线电遥控飞行执照》 和国家测绘局颁发的《固定翼无人机航摄遥感系统航摄 培训结业证》
• 1） 模型范围小而数量多，1幅1：2000图幅须24个模型，使得 采集时模型的选取和接边工作量很大。
• 2） 模型接边误差较大，约0.8m左右，但满足1：2000测图精度 要求。
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➢ 1:10000 DEM、DOM制作
由于无现有DEM 数据，在制作DOM前需生产DEM。该实验 采用了以下两种方式进行DEM生产:
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2、空三加密 ➢ 1:10000加密情况 • 根据实验目的，内业加密对外业布点方案进行检核
，并最大程度的减少外业工作量，尽量用最少控制 点加密完成，为此，特分别针对平面和高程制定了4 套加密布点方案，经试验验证，平面控制布设采用 周边8点法布设；高程控制采用旁向每2条航线,航向 每15条基线跨度布点，能满足1：10000成图精度， 其布点方案如下图所示。
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• （二）全力试生产，总结经验
•
2010年4月，我院开展生产试验，利用无
人机航摄系统对重庆市铜梁县石鱼镇辖区8平
方公里进行3D产品生产试验，并根据试验结
果，总结编写了《无人机低空航摄系统试验
报告》、《无人机低空航摄系统安全规定》
、《无人机低空航摄系统作业指导书》、《
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➢ 组织机构 • 2010年初成立了基于无人机的高分辨率数字影像领导小
组和作业小组。 • 领导小组由副院长任组长，副总工任副组长，领导小组
负责调度外业影像获取协调指挥、内业数据处理协调指 挥、技术问题处理、成本结算等相关工作。 • 作业小组由外业、内业分院主任工程师分别担任正副组 长，作业小组在领导小组的组织和安排下为院各生产单 位提供满足要求的数字影像。
• 三是客观、准确掌握无人机航空摄影测量的实际成本， 形成无人机航空摄影项目的合理定额标准，有效控制无 人机航摄项目的生产成本，提高生产效率，增强市场竞 争力。
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铜梁县石鱼镇联丰村土地整理项目试生产
➢ 试生产区域概况 • 试生产区位于重庆市铜梁县石鱼镇行政辖区内，总
面积约8平方公里。测区以丘陵地形为主，属亚热 带季风性湿润气候，夏热冬暖，湿润多阴，气温高 ，雨季长，霜雪少，阴天多，湿度大，光照强度较 低。 • 试生产区最高点平均高程约为332米，最低点平均 高程约为264米，相对高差约为68米，东西长约2.1 公里，南北长约3.5公里。试生产区交通条件较好 和通讯条件良好，便于像控点布设、野外调绘和精 度检查。
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➢ DLG采集
•
在加密精度满足1:2000 情况下在MapMatrix中进行立体采集
。立测时定向精度满足1:2000测图要求。采集时按地物、地貌先
后全要素采集，采集顺序为：交通→水系→居民地→工矿→植被
→地貌土质→管线。
•
这次采集试验中主要存在如下些问题：
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• 共制定了3套加密布点方案，经试验验证，平 高控制采用旁向每2条航线,航向每12条基线 跨度布点；在网间平高控制点稀少区域加布 少量高程控制点。，能满足1：2000成图精 度，其布点方案如下图所示。