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1、+摘要随着国家经济的不断发展，国家逐步加大了对于基础设施建设的投入，其中就包含水利工程建设，如新疆叶尔羌河水利工程，西水东引等调水工程。测量对于此类工程来讲是必不可少的一项基础性工作，其中包括大比例尺地形图测绘、坝址控制测量、水库淹没范围测量、征地移民测量等。如何保证此类项目测量的精度要求、快速提高测量的效率、有效降低工程建设成本，是此类项目中测量面临的一个亟待解决的问题。此外，水利工程项目中，高程精度至关重要。常规的水利工程建设测量都是用全站仪、GPS RTK等常规仪器进行数字化测图，这些方法虽然可以保证测量点高程精度，但是要耗费大量的人力、物力和时间，尤其是对大面积的测区来讲，效率较低，生
2、产成本较高。传统仪器的地形测量方法为点测量模式，即需要测量人员和仪器抵达每一个地形点，通过逐点采集来获取数据，因此测量效率相对低下，尤其对于大比例尺地形图测绘来讲，测量进度十分缓慢，往往满足不了工期要求。随着测绘技术的不断发展，各种新型仪器设备和测量方法陆续登场，其中就包括受人瞩目的无人机航空摄影测量技术。在1927年第一台无人机诞生了，并成功进行了试飞。早期的无人机主要用于军事活动，后来由于其快速灵活、低空作业、成本低廉等特点，用途逐渐扩展到科研和民用领域。随着无人机与航空摄影测量技术的结合，无人机航空摄影测量系统正式被引入测绘行业，再加上非量测数码相机的引入，使得无人机航测成为航空摄影测量
3、领域的一个新发展方向。随着国家队无人机航测技术的不断研究，无人机已经突破了传统有限的侦察功能，无人机航空摄影测量技术得到了进一步发展。区别于大型飞机航测和航天摄影测量，无人机航测在区域性的测量方面的优势更为明显，能够快速有效的获取高分辨率、大比例尺的地形图数据。本文阐述的是无人机航测技术在水利工程中大比例尺地形图测绘中的应用，主要研究内容如下： 研究分析无人机航空摄影测量目前现状，对其进行了总结，分析了它的优缺点和发展趋势； 阐述了无人机航空摄影测量基本原理、作业流程、测量成果等，分析了无人机航测的误差来源及相应措施，讲述了无人机面临的问题及解决方案； 结合新疆某地区水库大坝实际工程案例，详细
4、讲解了无人机航测的作业流程、控制要点及注意事项，通过对比无人机航测成果与三维激光扫描仪成果进行精度分析，从而证明了无人机航空摄影测量技术应用于水利工程大比例尺测图的可行性与有效性。关键字：水利工程，无人机，大比例尺测图AbstractWith the continuous development of the national economy, the state gradually increase the investment in infrastructure construction, including the construction of water conservancy pr
5、ojects, such as Xinjiang Yerqiang River water conservancy project, west east diversion water diversion project. Measurement is an essential work for such projects, including large scale topographic mapping, dam site control survey, reservoir inundation area measurement, land acquisition and resettle
6、ment measurements. How to ensure the accuracy of the measurement of such projects, improve the efficiency of the measurement, and effectively reduce the cost of construction projects, is an urgent problem to be solved in such projects. In addition, water conservancy projects, elevation accuracy is e
7、ssential. The construction of water conservancy projects is routine surveying with total station, GPS RTK and other conventional instruments of digital mapping, although these methods can guarantee the measurement point elevation precision, but to spend a lot of manpower and time, especially for the
8、 measurement of large area, low efficiency, high production cost. The traditional method of measuring instrument for terrain measurement mode, namely the need to measure and instrument in every terrain, to obtain data through sampling point by point, so the measurement efficiency is relatively low,
9、especially for large scale topographic mapping, measuring the progress is very slow, often cannot meet the project requirements.With the continuous development of Surveying and mapping technology, a variety of new types of instruments and measurement methods have come on stage, including the attenti
10、on of unmanned aerial photogrammetry technology. In 1927, the first unmanned aerial vehicle was born and successfully tested. The early UAV was mainly used in military activities, and it was gradually extended to the field of scientific research and civil engineering because of its fast and flexible
11、, low altitude operation and low cost. With the combination of UAV and aerial photogrammetry, aerial photogrammetry system was formally introduced into Surveying and mapping industry, coupled with the introduction of non-metric digital camera, the UAV aerial has become a new development direction in
12、 the field of photogrammetry.With the continuous research of UAV technology, unmanned aerial vehicle (UAV) has broken through the traditional limited reconnaissance function, the UAV aerial photogrammetry technology has been further developed. It is different from the large scale aerial photogrammet
13、ry and space photogrammetry, the UAV aerial photogrammetry has more obvious advantages in the area measurement, and can quickly and efficiently obtain the high resolution and large scale topographic map data.This paper describes the application of UAV aerial survey technology in large scale topograp
14、hic mapping of water conservancy projects, the main research contents are as follows:(1) The research on measurement and analysis of the present situation of the UAV aerial photography, carries on the summary, analyzes the advantages and disadvantages and its development trend;(2) This paper describ
15、es the UAV aerial photography measure principle, work flow, measurement results, analysis of the error sources of aerial man-machine and corresponding measures, describes the UAV problems and solutions;(3) The combination of a region of Xinjiang reservoir dam project case, explain in detail the cont
16、rol points of UAV aerial work flow, and the matters needing attention, precision analysis is done by comparing the results of the UAV aerial and 3D laser scanner results, which proved that the UAV aerial image measurement technology in large scale water conservancy project mapping is feasible and ef
17、fective of.Key words: hydraulic engineering, unmanned aerial vehicle, large scale mapping+目 录摘要IAbstractIII1 绪论11.1 研究背景及意义11.2 水利工程测量现状21.3 无人机航空摄影测量内容及特点21.3.1 无人机航空摄影测量的内容21.3.2 无人机航空摄影测量的特点31.4 航空摄影测量现状、问题及措施41.4.1 航空摄影测量的现状41.4.2 无人机航摄存在的问题41.4.3 无人机航测的改进措施41.5 论文研究内容51.6 论文结构安排52 无人机航空摄影测量技术72
18、.1 无人机航摄测量测图原理72.2 无人机航空摄影测量系统组成72.3 无人机航空摄影测量流程72.3.1 外业像控点布设与刺点72.3.2 像控点测量82.3.3 航空摄影测量82.3.4 立体测图92.3.5 外业高程采集92.4 无人机航空摄影测量成果介绍92.4.1 数字线划图(DLG)102.4.2 数字高程模型(DEM)102.4.3 数字正射影像图(DOM)102.4.4 数字栅格地图(DRG)102.5 无人机航空摄影测量的误差分析102.5.1 像控点布设的误差102.5.2 图像质量的误差112.5.3 测量人员的误差112.6 无人机航测技术面临的问题及解决方案112.
19、7 本章小结123 无人机航测应用实例与分析133.1 工程概况133.2 作业依据及仪器设备133.2.1 作业技术依据133.2.2 基本技术规格133.2.3 仪器设备143.3控制测量及技术要求143.3.1 平面控制测量143.3.2 高程控制测量153.3.3 图根控制测量153.4 航测像片控制测量163.4.1 像片控制点的布设163.4.2 像片刺点的选择173.4.3 像片刺点的要求173.4.4 像片控制点的整饰183.4.5 像片控制点编号193.4.6 像片控制点联测193.4.7 像片控制点的观测计算193.4.8 计算成果的整理193.4.9 控制接边203.5
20、无人机航空摄影测量203.5.1 无人机飞行平台及控制系统213.5.2 飞行方案263.5.3 控制点布设方案273.5.4 控制点布设要求283.5.5 控制点的测量293.5.6 控制点记录293.5.7 影像处理293.5.8 GPS辅助空中三角测量313.5.9 内业数据采集323.5.10 外业调绘及补测333.5.11 外业高程采集333.6 数字化成图333.6.1 地形图绘制333.6.2 航测成图精度353.7 三维激光扫描仪363.7.1 概述363.7.2 三维激光扫描仪介绍363.7.3 扫描定向原理373.7.4 数据采集373.7.5 数据拼接383.7.6 成果
21、输出383.8 结果分析403.8.1 实例结果403.8.2 精度分析433.9 本章小结444 总结与展望464.1 总结464.2 展望47参考文献48附录51附录1 飞马F1000数据与三维激光数据对比51附录2 GodWork_AAT模型与三维激光数据对比65致谢77+1 绪论1.1 研究背景及意义随着国民经济的快速发展，水利资源的开发利用不断加强，水电资源逐渐成为最主要的能源类型。目前我国水利资源的开发已取得显著成效，越来越多的水利工程正在兴建或已建成。这些水利工程在航运、灌溉、供水、发电等与民生息息相关的方面产生了巨大的经济效益，在国民经济发展中发挥着重要作用。水利测绘作为水利工
22、程的先锋部队，是水利工程安全、稳定可靠的先决条件。水利事业的不断发展也对水利测绘工作提出了更高的要求。1997年10月1日，国家水利部发布并实施了水利水电工程测量规范（规划设计阶段）SL 197-97，作为水利行业标准。近年来，国家逐步加大了对于基础设施建设的投入，其中就包含水利工程建设，如新疆叶尔羌河水利工程，西水东引等调水工程。在新疆这样沙漠、戈壁、裸岩和高山冰雪环境下，测绘工作异常艰辛，传统的测量手段在效率和成本方面都无法满足当下的需求。如今无人机技术得到了很好的发展，基于无人机飞行平台展的低空摄影测量技术已显示其独特优势。在新疆水利水电测绘工作中也起到了举足轻重的作用。数字信息化时代的
23、到来，测绘技术也取得了很大的发展。摄影测量与遥感是测绘学中一大重要分支。摄影测量与遥感是从非接触成像或其它传感器系统， 通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境或其它物体可靠信息的工艺、科学与技术。摄影测量的主要任务是测绘各种比例尺的地形图。产品形式为4D产品：数字线划图（DLG）、数字高程模型（DEM）、数字正射影象（DOM）、数字栅格地图（DRG）。作为航空摄影测量的一种方式，无人机航测系统区别于大飞机航空摄影测量和航天摄影测量，具有灵活机动、高效快速、精细准确、作业成本低等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取数据方面具有明显优势，在绘制大比例尺地形图方面可广泛应用。
24、水利工程项目中，高程精度至关重要。常规的水利工程建设测量都是用全站仪、GPS RTK等常规仪器进行数字化测图，这些方法虽然可以保证测量点高程精度，但是要耗费大量的人力、物力和时间，尤其是对大面积的测区来讲，效率较低，生产成本较高。传统仪器的地形测量方法为点测量模式，即需要测量人员和仪器抵达每一个地形点，通过逐点采集来获取数据，因此测量效率相对低下，尤其对于大比例尺地形图测绘来讲，测量进度十分缓慢，往往满足不了工期要求。无人机航空摄影测量技术的出现，解决了传统测量方法在大比例尺测图中的弊端。通过“无人机+GPS”的模式，即无人机航测获取平面位置，GPS RTK获取高程，二者结合后生成数字化地形地
25、形图，可以大大提高工作效率，降低成本，同时保证测量点精度。1.2 水利工程测量现状水利工程测量目前现状总结为以下几点：(1) 测量人员数量少，且专业技术水平较低等，导致水利工程测量质量大大下降，影响着后续设计与施工作的有效开展。通常情况下，水利工程测量工作难度大，外业作业时的环境相对恶劣，测量者要经过风吹日晒，因此很难吸引高素质的大学生前来应聘此类工作；(2) 测量设备资金投入少，无法满足生产要求。就目前水利工程项目测量工作开展的现状来看，由于企业或组织资金有限，在设备与仪器的资金投入上存在严重不足，设备与仪器都相对陈旧、落后，成为当前亟待解决的关键问题；(3) 测量管理要求不严格。测量是一门
26、严谨精密的工作，对人员技术水平和仪器设备的精度要求很高。若想保证工程精度，尤其是精密工程，必须加强对工程测量的精细化管理与监督。但是部分施工企业和监理人员认为施工过程中的技术操作与流程才是其主要工作内容，对测量管理丝毫不重视，成为目前面临的实际性问题。1.3 无人机航空摄影测量内容及特点1.3.1 无人机航空摄影测量的内容近年来，无人机航测技术得到了不断发展，其独特优势也越来越明显。无人机航测系统以无人机为飞行平台，搭载非量测数码相机，并集成相应的飞行控制系统，由地面控制系统实现航迹规划，从而精确获取地面影像数据，绘制大比例尺地形图。无人机航测平台的控制软件主要包括两类：航线规划软件、质量控制
27、软件。航线规划软件可以根据测区范围、航向重叠度、旁向重叠度等技术参数，自动规划出航线方案，从而实现无人机的自动飞行和实时控制功能。质量控制软件在现场即可完成对航摄质量的控制，对不合格的航片立即进行现场补飞，避免了返工的现象，从而保证航测质量现场通过验收。航空摄影测量影像的量测和解译工作，主要在室内进行。所摄影像受地形和气候影响很小，可以直观地、客观地反应物体或目标的真实特征，人们可以从中获取大量相关的几何信息和物理信息，便于后期成果输出。目前，无人机航测技术的成果形式多样，包括4D产品：数字线划图(DLG)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字栅格地图(DRG)。这些都是传统测
28、量方法无法比拟的。1.3.2 无人机航空摄影测量的特点与传统航空摄影测量和工程测量相比，无人机航空摄影测量的优势如下：(1) 起降灵活方便，环境要求较低。无人机对起降环境要求较低，申请航空领域也非常方便，不需要与机场协调，可以随时起飞。起降环境要求较低，即使在没有机场的情况下也可以自由起降，只需要一段百米公路或一块平坦的草地即可。(2) 可以低空飞行，提高作业效率。很多大型飞机在作业过程中出于清晰度的考虑会对天气提出很高的要求，天气不好的情况下只能停止作业，然而无人机航空摄影测量系统却可以进行低空作业，其作业的环境一般在云下，工作高度在300-1200m，受云层影响较小，甚至可在阴天作业，从而
29、大大增加了空中作业时间，提高了作业效率。 (3) 能够快速获取高分辨率数据。无人机航空摄影系统通过搭载非量测数码相机，可以快速、准确地获取地表信息，得到的高分辨率数字影像及高精度定位数据，并可以生成三维正射影影像图及三维可视化数据等（唐艳力等，2016）。无人机搭载的高性能数码相机低空分辨率可达到2-3cm，这是传统航空摄影测量所不能比拟的。尤其在灾害应急救助中，高分辨率遥感影像至关重要。(4) “无人机+GPS”模式。利用无人机快速、灵活地获取地面平面位置数据，GPS RTK外业采集高程点数据，二者结合生成数字化地形图。既提高了生产效率，节约生产成本，又保证了测量精度。(5) 生产成本低、便
30、于保养维护。无人机的成本远远低于传统的航空摄影平台。首先它不需要专业的保养维护队伍；其次培养无人机操控手的成本大大小于培养飞行员的成本，通常一个无人机航摄队只需2-3人；再次，航飞的过程也非常节能。因此，相比于传统航空摄影测量和工程测量，无人机航测技术弥补了它们的不足，是获取大比例尺地形图技术手段的一种有力补充，相关领域会得到越来越广泛的应用。1.4 航空摄影测量现状、问题及措施1.4.1 航空摄影测量的现状摄影测量历经了模拟法、解析法和数字化三个发展阶段。时至今日，摄影测量已经进入了第三个阶段数字摄影测量阶段。数字摄影测量的影响远远不仅仅是一种技术的发展、一个生产设备的改进和生产效率的提高，
31、更是一种质的飞跃。数字摄影测量的许多概念，对整个地理信息产业产生了巨大影响，远远超过了当初模拟摄影测量到解析摄影测量的变革。 随着数字摄影测量时代的到来，计算机技术、自动控制技术、数字通讯技术、数码相机技术、3S技术的发展，无人机航测遥感技术也得到了迅速的发展，是航测遥感领域的有效补充（张颖秋，2015）。随着无人机航测技术的不断发展，该技术已应用于各个行业中，例如国家基础地图测绘、数字城市建设、国土资源调查、土地地籍管理、城市规划、突发事件实时监测、灾害预测与评估、城市交通、网线铺设、数字农业、测绘、环境治理、生态保护、森林管理、矿产开发等领域，航测对国民经济的发展至关重要。1.4.2 无人
32、机航摄存在的问题无人机航摄测量与传统的大飞机航摄测量比较存在一些劣势：(1) 搭载非专业量测相机。由于无人机所搭载的相机为非专业量测相机，会存在镜头畸变，而且相机内参数稳定性差，因此成像会有较大的畸变差；(2) 飞行受风力影响较大。无人机由于重量有限，飞行作业时姿态容易受风力影响，导致其旋偏角过大，从而使得匹配难度加大、效率降低；(3) 获取像片像幅小，基高比小。无人机航测获取的像片像幅小，立体成图作业不经济。同时由于基高比小，计算精度受到影响；(4) 数据重叠率高。无人机所采集的数据重叠度高，影像数据量大等。(5) 随机配套软件滞后。由于无人机航空摄影测量发展时间短，随机配套的数据处理软件相
33、对滞后，一般采用传统的摄影测量软件进行数据处理及成果输出，作业效率极低，甚至有些情况都无法获得需要的解算精度。1.4.3 无人机航测的改进措施为了克服无人机在航空摄影测量中存在的问题，使无人机航测技术更加成熟，需对无人机的总体布局、气动性能、控制方式、设备开发、设备选用、模块集成和飞行安全等方面进行综合设计和整合。在无人机外型的研制上，采用了后推式双尾撑结构的设计，这种设计布局保证了无人机具备了短距起降、相对载荷大、飞行控制能力强等优点；飞行控制系统采用了国外进口的无人机自动控制系统，作为飞控系统的核心部件；航摄仪采用高像素的数码单反像机；为像机设计了专用的三维云台，对飞行时像机姿态进行改正，
34、提高了飞行姿态精度，同时加强了对像机俯仰角和旋偏角的控制。 为了验证无人机作为航空摄影测量平台，获取航空摄影资料的可行性，对所获取的影像资料利用解析空三的方法进行了分析和评估，在飞行稳定性、抗震动能力及抗风能力，控制像机曝光时间，保持飞行姿态角、能力等方面进行了大量改进与二次开发，飞行控制系统得到了进一步完善，增加了转弯缓冲，曝光延迟补偿等功能（李兵等，2008），从而保证无人机航测获取的影像能够满足要求。1.5 论文研究内容本文结合无人机航空摄影测量在新疆某地区水库枢纽工程中的应用，对无人机航空摄影测量系统进行了详细的探讨，并与三维激光扫描仪数据进行比对，验证其用于大比例尺地形图测绘的可行性
35、。本文的主要研究内容包括以下几个方面：(1) 研究分析了无人机航空摄影测量目前的现状，对于其测量内容进行了概括，分析了它们的优缺点、改进措施和发展趋势；(2) 阐述了无人机摄影测量基本原理、无人机摄影测量技术误差来源、产生的影响以及相应的解决办法，总结归纳了无人机操作流程，介绍了成果产品；(3) 结合无人机航空摄影测量技术在水利工程的应用实例，详细介绍了无人机航空摄影测量在大比例尺测图的全过程，并对无人机摄影测量系统的质量评定以及数据处理进行了总结，证明了无人机航空摄影测量技术应用于水利工程的可行性与有效性；(4) 总结了无人机航测技术目前的发展现状及趋势，看好它的发展，并希望在未来的各个领域
36、得到越来越广泛的应用。1.6 论文结构安排第一章 绪论。介绍了本课题的研究背景及意义、水利工程测量的现状、无人机航空摄影测量的内容及方法、无人机航空摄影测量的现状以及存在的问题、论文研究的主要内容以及文章结构安排。第二章 无人机航空摄影测量技术。介绍了无人机航空摄影测量测图原理、系统组成、无人机航摄流程、无人机航摄成果内容、无人机航空摄影测量误差来源及分析、无人机航测面临的问题及解决办法等。第三章 无人机航测应用实例与分析。论文结合实际工程案例探讨了无人机航空摄影测量在水利工程中的应用，并通过和三维激光扫描仪数据对比，用其结果验证了无人机航测技术在大比例尺地形图测绘中的可行性和有效性。第四章
37、总结与展望。对论文所作的研究工作进行总结，并看好未来无人机航测技术未来的发展，希望其得到越来越广泛的应用。2 无人机航空摄影测量技术2.1 无人机航摄测量测图原理无人机航测的基本原理是通过采集地面上的地形、地物的三维坐标以及描述其性质的信息，然后录入计算机，借助计算机绘图系统进行处理、显示、输出与传统地形图表现势性相同的地形图。航摄测量单像片测图的原理是中心投影的透视变换，立体测图的原理是投影过程中的几何反转。2.2 无人机航空摄影测量系统组成无人机航空摄影测量系统主要由硬件系统和软件系统两部分组成。其中硬件系统包括无人机、机载系统和地面监控系统，软件系统主要包括航线设计、飞行控制、远程监控系
38、统、航空摄影检查以及数据预处理（桂新等，2015）等五部分。无人机摄影测量系统的软件系统实现了以下功能：航线快速设计、航摄覆盖检查、数据实时传输、控制平稳飞行、保持姿态稳定等。（李晴晴，2013）。2.3 无人机航空摄影测量流程无人机航空摄影测量系统的测量流程，主要包括以下步骤：任务来源及确定、资料收集、现场踏勘、航线设计、外业像控点布设、像控点观测、像控点记录、航空摄影测量、影像处理、内业空中三角测量加密、内业数据采集、外业调绘及补测、外业高程数据采集等。空中三角测量是立体摄影测量中，根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法。其主要目的是为缺少野外控制
39、点的地区测图提供绝对定向的控制点。空中三角测量一般分为两种：模拟空中三角测量即光学机械法空中三角测量；解析空中三角测量即俗称的电算加密。下面介绍其中的几大步骤。2.3.1 外业像控点布设与刺点 无人机航空摄影测量外业控制点布设一般采用区域网布设的方案，在照片拍摄之前进行实地选点布设控制标志，在航拍后明显地物点进行刺点。水利工程外业像控点一般布设在沿河道的两旁公路边或地面较平坦处等容易清晰辨别的点位。2.3.2 像控点测量像控点坐标可以使用全站仪测量、GPS RTK等常规测量方法进行测绘。像控点的精度和施测要求参照常规航测外业规范和技术设计文件要求执行。2.3.3 航空摄影测量航空摄影测量包括以
40、下步骤：(1) 航摄分区的确定。根据测图要求的比例尺及地区情况选择摄影比例尺及航高，划分航摄分区。航摄分区划分时，要遵循以下原则：a) 分区界线应与图廓线相一致；b) 分区内的地形高差一般不大于1/4相对航高；当航摄比例尺大于或等于1:7000时，一般不应大于1/6相对航高；c) 分区内的地物景物反差、地貌类型应尽量一致；d) 根据成图比例尺确定分区最小跨度，在地形高差许可的情况下，航摄分区的跨度应尽量划大，同时分区划分还应考虑用户提出的加密方法和布点方案的要求；e) 当地面高差突变，地形特征显著不同时，在用户认可的情况下，可以破图幅划分航摄分区；f) 划分分区时，应考虑航摄飞机侧前方安全距离
41、与安全高度；g) 当采用GPS辅助空三航摄时，划分分区除应遵守上述各规定外，还应确保分区界线与加密分区界线相一致或一个摄影分区内可涵盖多个完整的加密分区。(2) 航线敷设方法。在技术设计中，要根据合同及航线敷设原则，将摄区划分为若干个航摄分区并进行航线敷设。航线敷设时，要遵循以下原则：a) 航线应东西向直线飞行。特定条件下也可按照地形走向作南北向飞行或沿线路、河流、海岸、境界等任意方向飞行；b) 常规方法敷设航线时，航线应平行于图廓线，位于摄区边缘的首末航线应设计在摄区边界线上或边界线外；c) 水域、海区航摄时，航线敷设要尽可能避免像主点落水；要确保所有岛屿达到完整覆盖，并能构成立体像对；d)
42、 荒漠、高山区隐蔽地区等和测图控制作业特别困难的地区，可以敷设构架航线，构架航线根据测图控制布点设计的要求设置；e) 根据合同要求航线按图幅中心线或按相邻两排成图图幅的公共图廓线敷设时，应注意计算最高点对摄区边界图廓保证的影响和与相邻航线重叠度的保证情况，当出现不能保证的情况时，应调整航摄比例尺；f) 采用GPS领航时，应计算出每条航线首末摄站的经纬度(即坐标)； g) GPS辅助空三航摄时，应符合国家现行有关标准规范的要求。(3) 航摄时间的选择。航空摄影应选择本摄区最有利的气象条件，并要尽可能地避免或减少地表植被和其他覆盖物（如积雪、洪水、沙尘等）对摄影和测图的不良影响，确保航摄像片能够真
43、实地显现地面细部。综合考虑下列主要因素：a) 摄区晴天日数多；b) 大气透明度好；c) 光照充足；d) 地表植被及其覆盖物（如洪水、积雪、农作物等）对摄影和成图的影响最小；e) 彩红外、真彩色摄影，在北方一般避开冬季。2.3.4 立体测图立体测图的工作流程如下：外业像控测量内业空三加密内定向相对定向绝对定向立体测图。以VirtuoZo成图为例，流程如下：在VirtuoZo平台上进行内业数据采集，导入像对定向元素，导入加密成果到测图工作站。数据采集以成图的模型为单位进行，每一幅图存放一个文件，文件名与图幅编号一致（吴定邦，2016）。2.3.5 外业高程采集无人机航测采集的平面位置数据精度可以满
44、足建设要求，但是高程数据仍需外业采集。用GPS RTK、全站仪采集碎部点等方法进行外业高程采集，最后根据平面数据和高程数据，编绘地形图。2.4 无人机航空摄影测量成果介绍2.4.1 数字线划图(DLG) 数字线划图(DLG) 是指现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。它既包括空间信息也包括属性信息，可用于建设规划、资源管理、投资环境分析等各个方面以及作为人口、资源、环境、交通、治安等各专业信息系统的空间定位基础。数据格式有dwg、dxf、e00、dng等，常用软件有GeoWay、AutoCAD、ArcInfo等。2.4.2 数字高程模型(DEM)数字高程模型(DEM)是在高斯投影平面上
45、规则格网点坐标(X,Y,Z)的数据集。它可用来制作透视图、断面图，进行工程土石方计算、表面覆盖面积统计，用于与高程有关的地貌形态分析、通视条件分析、洪水淹没区分析。数据格式有bil、VirtuoZo、txt等，常用软件有VirtuoZo、ArcInfo、GeoTIN等。2.4.3 数字正射影像图(DOM)数字正射影像图(DOM)是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片经逐象元纠正，再按影像镶嵌，根据图幅范围裁剪生成的影像数据。它的信息丰富直观，具有良好的可判读性和可量测性，从中可直接提取自然地理和社会经济信息。数据格式有tiff、geotiff等，常用软件有VirtuoZo、Geoway
46、等。2.4.4 数字栅格地图(DRG)数字栅格地图(DRG)是纸制地形图的栅格形式的数字化产品，在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文件。它可作为背景与其他空间信息相关，用于数据采集、评价与更新，与DOM、DEM集成派生出新的可视信息。数据格式有压缩索引tiff、geotiff等，常用软件有VirtuoZo、Geoway等。2.5 无人机航空摄影测量的误差分析2.5.1 像控点布设的误差像控点的布设的位置、密度等对后期成图起着相当关键的作用。首先，每个架次至少需要5个像控点。若遇到地形起伏变化较大，数目植被复杂等地区，需加密像控点，如图2.5.1-1中左图所示。若不加密或者点位分布不
47、均匀覆盖飞行区域时，会导致投影发生翘曲，如图2.5.1-1中右图所示，从而导致平差数据不能达到精度要求（孙敬博等，2016）。图2.5.1-1 像控点布设2.5.2 图像质量的误差影响图像质量的因素分为天气因素与相机本身因素。天气因素主要是风、雾霆。当风速过大时（一般不超过5级)，应该考虑停止飞行。首先，风大会造成飞机飞行速度和姿态变化过大，导致从空中所照的照片扭曲程度过大，最终成像模糊。同时会加速飞机动能的消耗，导致缩短飞行时间，最终有可能会在有限的时间内未能完成计划区域。相机本身因素主要是对相机的像素和曝光时间的，像素主要相机本身决定，曝光时间的选取和天气有着密切的关系，当光线条件不好的时
48、候，应该尽量增加曝光时间，同时在选定的两个曝光时间分别照相，通过相机的ISO数值进行比较，ISO数值越小则相片质量越好，所以选择ISO数值较小照片对应的曝光。2.5.3 测量人员的误差测量人员的误差可以从像片重叠度和飞行高度两方面考虑。像片重叠度是提高像片质量的重要保障，但是有些时候为了节俭飞行时间或扩大飞行区域，会降低重叠度。但是重叠度若低，每个地物点仅会在少量航片中显现，在提取连接点的量会很少，相片的连接点少自然会导致飞机的照片连接粗糙，最终导致像片质量差。相反高重叠度就可以避免这种情况发生。无人机飞行高度主要影响的是飞行航片中的GSD（每个像素的实际大小），飞行高度的变化必然会影响航片相幅