1、項目介紹

內蒙古自治區風能資源豐富，其作為鄰近華北、東北和西北電網的負荷中心，不單是國家落實可再生能源發展規劃的目標地區，而且是開發建設百萬及千萬千瓦級風電基地的重要地區，被國家確定為“風電三峽”基地。

為了保障風電建設項目的順利實施，我公司受甲方委托，協助甲方在20天內完成了內蒙古自治區某地1619平方公里的1：1000數字正射影像、1：1000數字高程模型、1：2000數字線劃圖的制作任務。該項目要求時效性強，因此所有成果為全新數據采集，非修補測。

圖1.1 一測區范圍                       圖1.2 二測區范圍

2、項目特點

1）有人機因航高問題短時間內無法審批，因此無法采用有人機作業。

2）該地區常年風力較大，且項目實施月份大風、降雨等惡劣天氣較多，因此需要選擇抗風性能好、效率高的無人機進行作業。

3）該測區以草原地貌為主，無法選到合適的特征點作為像片控制點。

4）在空三過程中，如果通過傳統刺像控點的方式進行空三處理，需要耗費大量的選片刺點時間，增加了空三作業時間。

5）該項目要求總工期為20天，包含前期的控制作業，且最終成果幾乎涵蓋了全部的4D產品，并要求統一時間提交。若采用傳統手段，僅完成DLG線劃圖一項就需要組織不少于80~100人的專業測圖隊伍，但實際投入人員僅有25人。

圖2.1  技術路線流程圖

1、控制測量

根據甲方需求，在測區范圍內建立了一套D級GPS平面控制網，并提供國家西安80和國家CGCS2000兩套坐標系統的控制成果。

控制點埋石按照技術要求規格制作，預制樁中心埋設7cm帶測量標志的不銹鋼構件。

圖3.1  控制點埋石

該項目外業靜態數據觀測共投入作業人員十二人，GPS接收機十二臺，共觀測了四十二個GPS點位，每天觀測三個時段，歷時三天完成了整個區域的靜態數據觀測和解算。

2、無人機外業采集

1）無人機選型

根據測區的實際情況，該項目最終選用了飛馬F300電動無人機作為飛行平臺。首先，該款無人機最大起飛重量小于7公斤，屬于輕型無人機，且具備第三方責任險，符合國家相關規定。其次，該款無人機支持RTK\PPK融合技術，可以實現免像控作業，從而解決了內蒙地區難以布設像控的困難。同時，該無人機在5級風力情況下可以安全穩定的飛行，適宜在該測區應用。飛馬F300電動無人機搭載了SONYDSC-RX1RMII相機，像片分辨率為4200萬像素，可以滿足傳統立體測圖的需要。

圖3.2F300電動無人機                圖3.3無人機載荷

表1：飛馬無人機技術參數表

2）外業檢查點布設及采集

該項目選用的無人機機型，支持免像控功能，原則上不需要布設像控點。但是為了后期檢查成果精度，本次在測區范圍內布設了適當的檢查點。為了提高作業效率，檢查點的布設與區域控制點的布設重疊，在控制測量觀測的同時，采集外業檢查點成果。

圖3.4  控制點和航測檢查點觀測

3）多機協同的影像數據采集

（1）飛控軟件（地面站）設置

①·測區內統一規劃飛行計劃

使用無人機管家專業版中的智航線的航線規劃功能，將測區整體范圍導入

航線設計軟件中，根據項目需求以及當地風力風向情況對各個架次進行統一規劃。同時將規劃的航線計劃通過軟件的分享功能，分享給其他各組外業飛手。

圖3.5 飛行參數設置

②航線設置

圖3.6航線規劃設置

（2）架次劃分

·測區F300無人機共計飛行45架次，合計飛行401平方公里

·測區F300無人機共計飛行132架次，合計飛行約1225平方公里

圖3.7 一測區各架次分布狀況

圖3.8 二測區各架次分布狀況

（3）無人機手拋起飛

外業各組飛手拿到分享的飛行計劃后，檢查參數設置是否與當地情況一致。如當地高差較大或其他原因，飛手會對飛行計劃進行及時調整。確認各項參數設置無誤后，按照工作計劃進行外業飛行。

圖3.9 無人機手拋起飛

（4）飛行過程實時監控

在外業飛行過程中，無人機飛手可以在本地地面站中實時監測本地無人機的飛行狀態，如航速、電量等信息。同時由于多機協同作業，為了飛行安全，除了飛手間直接電話聯系外，本次還利用無人機管家專業版的智監控功能，實時查看各組飛機的實際飛行情況。以便根據實際完成情況調整外業飛行方案。

圖3.10 智監控實時顯示周圍飛行狀況

（5）飛行質量檢查

通過無人機管家質檢圖功能對本次采集的外業影像進行了質量檢查。像片有效范圍覆蓋了技術設計要求的全部攝區。在航向上超出成圖范圍的基線均在一條以上，旁向上超出成圖范圍均為像幅的30%以上，全區無攝影絕對漏洞。航向重疊：一般在75%左右，最小為70%，最大達80%，滿足成圖要求。旁向重疊：一般在60%左右，最小為 55%，最大達65%，滿足成圖要求。像對中像片旋偏角：一般小于 4°，有少數像對在5°～7°之間。航線彎曲度：所有的彎曲度均小于2%，符合設計要求。

3、內業數據處理

1）內業處理流程

圖3.11 內業處理流程圖

2） 數據預處理

數據處理系統采用無人機管家專業版軟件，該系統空三像點精度優于 2/3 個像素，正射影像精度不大于3個像素，成圖精度滿足1:1000 DOM、1：1000DEM 和 1：2000DLG精度。

3）空三加密

采用無人機管家專業版軟件進行空三加密，加密點誤差不大于3個像素。空三加密成果滿足 1:2000 比例尺成圖要求：地物點位中誤差小于0.3m，高程中誤差小于0.5m。

圖3.12 檢查點預測

圖3.13 檢查點精度報告

4）DOM與DEM生產

采用無人機管家專業版軟件進行DOM\DEM的數據生產。通過生成密集點云得到正射影像成果，對落在建筑、大型植被等處的點云進行分類。利用飛馬智激光模塊過濾點云，輸出DEM。  

圖3.14點云過濾后生成DEM

5）DLG生產

將DOM及DEM導入測圖軟件，手動采集地物地貌；采用智激光軟件將點云進行分類，并生成等高線。生成的等高線可以在地形圖編輯時作為參照依據，對DLG成果進行輔助檢查。

圖3.15生成等高線

圖3.16 生成等高線與編輯后等高線對比

1、空三精度情況

表4.1部分檢查點精度檢查表

2、平面及高程精度情況

圖4.1平面精度情況

圖4.2高程精度情況

表4.2部分調繪點精度檢查

3、空三接邊精度檢查

1）不同架次接邊位置平面精度檢查

圖4.3五架次接邊處影像

圖4.4六架次接邊處影像

2）不同架次接邊位置高程精度檢查

圖4.5五架次接邊處數字高程模型

圖4.6六架次接邊處數字高程模型

1、線劃圖成果與正射影像套合

圖5.1部分DOM及DLG

2、線劃圖成果與數字高程模型套合

圖5.2部分DEM及DLG

1、飛馬F300無人機抗風及續航性能

內蒙地區8月份平均風力在4級以上。在5級風力情況下，飛馬F300無人機的飛行航時不低于1小時，航程57公里左右。在地面分辨率為8cm時，單架次作業面積在9.5平方公里左右。同時外業影像數據獲取的質量穩定，各架次間的精度滿足技術設計要求。

飛馬無人機不但飛行效率高，而且組裝過程便捷，因此在航測外業的實施過程中，單架無人機一天可飛行十架次，總面積達100平方公里。本次項目共動用了四架飛馬F300無人機，實際耗時5天即完成了外業影像數據的采集任務，為內業工作爭取了大量的時間。

除此之外，由于飛馬F300無人機的智能化程度很高，在該項目中，飛手在外業飛行時，可以同時控制兩架無人機開展作業。這些都為項目的進度提供了可靠的保障。

2、飛馬F300在免像控中的優勢

飛馬F300無人機免像控效果顯著，尤其本次項目需求1:2000線劃圖成果，經過多方面精度的檢查，飛馬F300無人機免像控的成果精度，完全符合設計要求。相比傳統依靠地面像控點的作業方式，其節省了大量的外業像控采集的作業人員和作業時間，使得外業人員主要工作集中在外業調繪等工序中。同時免像控也大幅度提升了內業空三的作業效率，減少了空三所占用的大量時間。

3、無人機管家專業版影像處理的優勢

無人機管家專業版對于影像畸變的處理算法，使得空三成果精度得到有效保障。且在無人干預即不手動添加人工連接點的情況下，空三通過率較高。通過170多架次的空三解算來看，無人機管家專業版一次性滿足精度的通過率在98%以上。