干货丨无人机倾斜摄影1：500房屋测量技术方案
一、技术标准
1.《无人机航摄安全作业基本要求》 CH/Z 3001-2010
2.《无人机航摄系统技术要求》 CH/Z 3002-2010
3.《低空数子航空摄影测量内业规范》 CH/Z 3003-2010
4.《低空数字航空摄影规范》 CH/Z 3005-2010
5.《数字航摄仪检定规程》 CH/Z 8021-2010
6.《全球定位系统 (GPS)测量规范》 (GBT18314-2009);
7.GB/T 20257.1-2007《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》
8.《1：500 1：1000 1:2000 地形图图式》 GBT 20257.1-2007)
9.《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》 GB/ T18316-2001) ;
10.《1:500 1：1000 1：2000 比例尺地形图航空摄影规范》 (GB/T15967-2008);
11.本项目技术设计书。
二、航飞摄影基本流程
1.项目所用测量数据
1、项目测区内有高等级平面控制点 5个以上（含五个），用于精度控制。
2、坐标系统：平面坐标系统采用 2000 国家大地坐标系，中央子午线 117 度，投影面为参考椭球面。
3、高程系统：采用 1985 国家高程基准。
2.像控点选取要求
1）在选择像控点时，应充分考虑布点要求，将像控点的布设与布点方案结合在一起， 选择地形测量对天通视良好且可以明确辨认的地物点和目标点；
2）布设的标志应对空视角好，避免被建筑物、 树木等地物遮挡；黑白反差不大，地物有阴影以及某些弧形地物不应作为控制点点位目标；
3）航摄相片控制点的选取还需满足以下几个标准：
①像控点应尽量布设在航向旁向重叠的公共区域使控制点能够公用；
②控制点应选在旁向重叠中线附近，离开中线的距离不应大于3cm，当旁向重叠过大或过小而不能满足要求时，应分别布点；
4）控制点距相片边缘不小于 1.5cm，距相片的各类标志不小于1mm；
5）位于自由图边的控制点，应布设在图廓线外（如图 1）
图 1 像控点布设方案基本图式
6）像控点样式
图 2 像片像控点样式
7）像控点测量
1.测量采用 GPS，其标称精度满足以下要求：
水平标称精度：± 10mm + 2 ppm;
垂直标称精度：± 20mm + 2 ppm;
2.像控点测量
GPS测量时，观测时间应超过 15秒，每点观测两回，观测值应在得到 RTK固定解且收敛稳定后开始记录，测回间的平面坐标分量较差不应大于 2cm,垂直坐标分量较差不应大于 3cm。两测回结果取平均值作为该像控点测量最终成果。
像控点测量的平面坐标和高程记录至 0.001m.（现场测量如图3）
图 3 现场像控点示例
3.飞行及摄影设备
飞行器：大疆经纬 M600 Pro
摄影设备：五目相机
飞行器，五目相机产品图示
4.飞行质量要求
（1）倾斜影像的产品规格满足以下要求指标参数
指标 | 参数 |
地面分辨率 | < 0.02m |
飞行高度 | 80m - 100m |
飞行平台 | 无人机 |
倾斜摄影相机 | QX1 等 |
定姿定位测量仪 | POS系统 |
（2）相片重叠度应满足以下要求：
a） 航向重叠度一般应为 60%—80%，最小不应小于 53%；
b） 旁向重叠度一般应为 60%—80%，最小不应小于 60%。
（3）航向覆盖超出摄区边界线应不少于两条基线。
旁向覆盖超出摄区边界线一般应不少于像幅的 50%；在便于施测像片控制点及不影响内业正常加密时，旁向覆盖超出摄区边界线应不少于像幅的30%。
（4）同一航线上相邻像片的航高差不应大于30m，最大航高与最小航高之差不应大于50m，实际航高与设计航高之差不应大于50m。
（5）航摄中出现的相对漏洞和绝对漏洞均应及时补摄，应采用前一次航摄飞行的数码相机补摄， 补摄航线的两端应超出漏洞之外两条基线。
5.影像质量要求
影像质量应满足以下要求：
a）影像应清晰，层次丰富，反差适中，色调柔和；应能辨认出 与地面分辨率相适应的细小地物影像，能够建立清晰的立体模型。
b）影像上不应有云、云影、烟、大面积反光、污点等缺陷。虽
然存在少量缺陷， 但不影响立体模型的连接和测绘， 可以用于测制线划图。
c）确保因飞机低速的影响，在曝光瞬间造成的像点位移一般不应大于一个像素，最大不应大于 1.5 个像素。
d）拼接影像应无明显模糊、重影和错位现象。
6.飞行任务规划
根据区域范围线， 在飞行软件中按现场情况设置合理的飞行参数， 建立该区域飞行计划。
任务航线如下：
图 7 飞行任务航线图示
三、倾斜摄影测量建模
航空相片外业数据获取完成后，首先要对获取的影像进行质量检 查，对不合格的区域进行补飞，直到获取的影像质量满足要求；当相片数据符合要求后可在建模软件中导入所有的相片数据。
倾斜摄影测量建模流程：导入像控点坐标、匹配坐标系、像控刺点、空中三角测量、空三解算通过、建立模型（如图 9）。
图 8 建模流程
3.1空三加密
外业布设的像片控制点转标到数据影像上。内业加密点在加密时
应尽量选在相邻像对目标明确易判读的点位上。用实景三维建模系统（Smart3D Capture Master)进行像点坐标量测。加密采用全数字摄影测量系统进行立体观测 ,利用自动空三软件进行解算。（如下图）
图 9 控制点导入及刺点
图 10 空三 3D视图
图 11 自动空三计算
图 12 空三计算通过
3.2加密要求
1）内业加密点应尽量选在本片和相邻像片都清晰、明显、易转刺和量测的目标点上。
2）加密点和像控点大于 1cm 时必须转刺，小于 1cm 时可以不转刺。尽量保证加密网的连接强度。
3）加密成果中平面坐标和高程均取至小数点三位即 0.001m，密接四边。
3.3模型分块重构
自动空中三角测量完成且通过后， 可以进行下一步的自动模型建立，在模型数据重构时，由于数据量巨大，需要切块集群运算。如下图
图 13 切块重构
图 14 重构完成
图 15 三维效果图
四、立体测图
4.1 工作流程
采用 EPS地理信息工作站基础平台进行裸眼 3D立体测图，测绘 与地理信息角度构建数据模型，综合 CAD（计算机辅助设计，图形绘制平台）技术与 GIS（地理信息系统，空间数据管理）技术，以数据库为核心，将图形和属性融为一体，从数据生产源头支持测绘的信息化转变。
立体采集工作流程：工作环境准备、建立 EPS文件、导入三维模型、导入 DOM、立体编辑处理、数据检查、成果输出。(如下图)
立体采集工作流程
4.2 内业采集
裸眼 3D 信息采集对于信息化的 DLG数据，表现在完全面向对象的动态符号化且一套数据二三维符号化一致、图属一体化、图库一体化。所有地理要素全部用骨架线 +属性描述方式表示，完全满足GIS建库与应用需求， 在显示与打印环节动态符号化， 完全满足图式 规范与制图需求。（如图 17）
图 16 立体采集
4.3 细部采集
按模型进行全要素采集，做到不变形、不移位、无错漏。采集依比例及用符号表示的地物时，应以测标中心切准轮廓线或拐点连接，采集不依比例尺表示地物时， 就以测标中心切准基点、 结点、定位线。对模型不清楚，无法准确定位时，务必在相应位置做标记，以便外业补测。（如图 17）
图 17 细部采集
五、外业调绘补测
外业调绘工作流程：资料准备、外业检查、调绘补测、内业编辑、成果输出。
野外调绘是航测外业的最后一道工序， 也是确保地形图数学精度 和地理精度的重要环节。外业人员按规范、图式、设计书的要求，利用航内初编的线划图对内业测绘的地形要素进行野外检查、 调绘及补测。因此在调绘工作中要做到四到 :走到、看到、问到、测到。
调绘补测工作要认真细致， 对原图上的每一条线、每一个符号都要仔细判读，并将所调绘的内容及相关量测的数据用红笔标注在图纸上，做到图面整洁、易读，字迹清晰不乱，数据交代明确，综合取舍合理。其主要工作内容为调注各种地理名称、房檐改正数据、房屋层数结构等；补测原图上没有的地物、地貌要素；测注建成区铺装路面高程注记点；
检查纠正内业错绘的地物、地貌；实地检测地物、地貌的绝对精度和地物的相对精度。
为确保图幅的地理精度， 对图内所有的地物地貌元素应逐一进行量注、定性、取舍，准确真实反映地物地貌。
对航内的差、错、漏，外业调绘能处理的一定要处理清楚。对新增地物、地貌要实地补测。
一般补测内容直接清绘在线划图上， 各类补测要素要有足够的定位数据，能准确的进行内业数据图形编辑；大面积补测的内容应在外业形成图形数据并编辑后提供给内业。
在清绘或编辑时要遵循线状要素连通、面状要素封闭的数据要求。
1）地形图测绘内容及取舍原则
地物、地貌要素按 GB/T 20257.1—2007《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》表示。
2）居民地和垣栅测绘
居民地房屋轮廓以墙基外角连线为准、 即只表示出外围轮廓， 内部一般予以综合，房屋楼层注记以主体房屋为准注记。
3）交通及附属设施测绘
各种道路按不同类别、 等级区分表示， 道路中的各种附属设施如桥梁、涵洞等按实际位置表示，并注明宽度、路面高程和类型。
4）管线及附属设施测绘
地面上的永久电力线、 通讯线及电杆、 变压器均按实际位置区分表示。
5）水系测绘
河、水沟，其图上宽度小于 1mm 时，用单线表示，并加注流水方向线；图上宽度在 1-2mm 时，用双线表示， 中间加注流水方向线；宽度大于 2mm 的，沟渠两边有陡坎时加绘陡坎符号， 有水的加绘水涯线。
6）地貌、土质的测绘
自然形成的雨裂、冲沟、陡坎、陡岩等均按实际位置测定。各种天然形成的坡、坎，坡度大于 70°的按陡坎表示，小于 70°按斜坡表示，同时测定顶、底高程，田坎用单线表示时 ,标注宽度 ,以米单位。建筑区不绘等高线， 但保持一定密度选择重要地物注记高程点。等高线遇地物时断开。
7）植被的测绘
植被均按实际范围测绘其边界，并配值相应的植被符号。
8）境界线测绘
境界测绘至村界， 以当地村、社派人现场指界测绘。地形图地理名称调查注记地名、道路、山名以县人民政府批准的名称为准。
9）高程点注记
高程点按小数点后 2位注记，同时注记点位。
六、成果整理
6.1 数据编辑
1）准确性原则 :编辑时应以外业调绘为准，数据编辑前后，几何精度无损。
2）合理性原则 :地形图要素之间关系表示完整、合理、清晰。
3）一致性原则 :要素数据连接、编码、层、色、线型、线宽、字体必须保持与编码方案一致。
在采集原图的基础上根据调绘的内容，遵循《技术设计书》 “图式”的要求执行编辑。完成后要进行接边检查，使要素的层、颜色、线型、属性保持一致。
图面表示合理、 图式运用适当。图面整洁，线条美观，曲线光滑、无变形。文字注记要按所指示的地物能明确判读，一般字头名朝北，道路、河流名称可随线状弯曲的方向排列， 各字侧边或底边应垂直或平行线状物体。
6.2 数据输出
地理信息工作站基础平台可以根据需要输出国家相关标准的DWG图形文件、 SHP地理信息文件以及制图文件。
七、完成成果
1）0.025 分辨率数据 3D模型电子版
2）1:500 数字正射影像图电子版
3）1:500 数字线划图电子版
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