1、项目介绍

内蒙古自治区风能资源丰富，其作为邻近华北、东北和西北电网的负荷中心，不单是国家落实可再生能源发展规划的目标地区，而且是开发建设百万及千万千瓦级风电基地的重要地区，被国家确定为“风电三峡”基地。

为了保障风电建设项目的顺利实施，我公司受甲方委托，协助甲方在20天内完成了内蒙古自治区某地1619平方公里的1：1000数字正射影像、1：1000数字高程模型、1：2000数字线划图的制作任务。该项目要求时效性强，因此所有成果为全新数据采集，非修补测。

图1.1 一测区范围                       图1.2 二测区范围

2、项目特点

1）有人机因航高问题短时间内无法审批，因此无法采用有人机作业。

2）该地区常年风力较大，且项目实施月份大风、降雨等恶劣天气较多，因此需要选择抗风性能好、效率高的无人机进行作业。

3）该测区以草原地貌为主，无法选到合适的特征点作为像片控制点。

4）在空三过程中，如果通过传统刺像控点的方式进行空三处理，需要耗费大量的选片刺点时间，增加了空三作业时间。

5）该项目要求总工期为20天，包含前期的控制作业，且最终成果几乎涵盖了全部的4D产品，并要求统一时间提交。若采用传统手段，仅完成DLG线划图一项就需要组织不少于80~100人的专业测图队伍，但实际投入人员仅有25人。

图2.1  技术路线流程图

1、控制测量

根据甲方需求，在测区范围内建立了一套D级GPS平面控制网，并提供国家西安80和国家CGCS2000两套坐标系统的控制成果。

控制点埋石按照技术要求规格制作，预制桩中心埋设7cm带测量标志的不锈钢构件。

图3.1  控制点埋石

该项目外业静态数据观测共投入作业人员十二人，GPS接收机十二台，共观测了四十二个GPS点位，每天观测三个时段，历时三天完成了整个区域的静态数据观测和解算。

2、无人机外业采集

1）无人机选型

根据测区的实际情况，该项目最终选用了飞马F300电动无人机作为飞行平台。首先，该款无人机最大起飞重量小于7公斤，属于轻型无人机，且具备第三方责任险，符合国家相关规定。其次，该款无人机支持RTK\PPK融合技术，可以实现免像控作业，从而解决了内蒙地区难以布设像控的困难。同时，该无人机在5级风力情况下可以安全稳定的飞行，适宜在该测区应用。飞马F300电动无人机搭载了SONYDSC-RX1RMII相机，像片分辨率为4200万像素，可以满足传统立体测图的需要。

图3.2F300电动无人机                图3.3无人机载荷

表1：飞马无人机技术参数表

2）外业检查点布设及采集

该项目选用的无人机机型，支持免像控功能，原则上不需要布设像控点。但是为了后期检查成果精度，本次在测区范围内布设了适当的检查点。为了提高作业效率，检查点的布设与区域控制点的布设重叠，在控制测量观测的同时，采集外业检查点成果。

图3.4  控制点和航测检查点观测

3）多机协同的影像数据采集

（1）飞控软件（地面站）设置

①·测区内统一规划飞行计划

使用无人机管家专业版中的智航线的航线规划功能，将测区整体范围导入

航线设计软件中，根据项目需求以及当地风力风向情况对各个架次进行统一规划。同时将规划的航线计划通过软件的分享功能，分享给其他各组外业飞手。

图3.5 飞行参数设置

②航线设置

图3.6航线规划设置

（2）架次划分

·测区F300无人机共计飞行45架次，合计飞行401平方公里

·测区F300无人机共计飞行132架次，合计飞行约1225平方公里

图3.7 一测区各架次分布状况

图3.8 二测区各架次分布状况

（3）无人机手抛起飞

外业各组飞手拿到分享的飞行计划后，检查参数设置是否与当地情况一致。如当地高差较大或其他原因，飞手会对飞行计划进行及时调整。确认各项参数设置无误后，按照工作计划进行外业飞行。

图3.9 无人机手抛起飞

（4）飞行过程实时监控

在外业飞行过程中，无人机飞手可以在本地地面站中实时监测本地无人机的飞行状态，如航速、电量等信息。同时由于多机协同作业，为了飞行安全，除了飞手间直接电话联系外，本次还利用无人机管家专业版的智监控功能，实时查看各组飞机的实际飞行情况。以便根据实际完成情况调整外业飞行方案。

图3.10 智监控实时显示周围飞行状况

（5）飞行质量检查

通过无人机管家质检图功能对本次采集的外业影像进行了质量检查。像片有效范围覆盖了技术设计要求的全部摄区。在航向上超出成图范围的基线均在一条以上，旁向上超出成图范围均为像幅的30%以上，全区无摄影绝对漏洞。航向重叠：一般在75%左右，最小为70%，最大达80%，满足成图要求。旁向重叠：一般在60%左右，最小为 55%，最大达65%，满足成图要求。像对中像片旋偏角：一般小于 4°，有少数像对在5°～7°之间。航线弯曲度：所有的弯曲度均小于2%，符合设计要求。

3、内业数据处理

1）内业处理流程

图3.11 内业处理流程图

2） 数据预处理

数据处理系统采用无人机管家专业版软件，该系统空三像点精度优于 2/3 个像素，正射影像精度不大于3个像素，成图精度满足1:1000 DOM、1：1000DEM 和 1：2000DLG精度。

3）空三加密

采用无人机管家专业版软件进行空三加密，加密点误差不大于3个像素。空三加密成果满足 1:2000 比例尺成图要求：地物点位中误差小于0.3m，高程中误差小于0.5m。

图3.12 检查点预测

图3.13 检查点精度报告

4）DOM与DEM生产

采用无人机管家专业版软件进行DOM\DEM的数据生产。通过生成密集点云得到正射影像成果，对落在建筑、大型植被等处的点云进行分类。利用飞马智激光模块过滤点云，输出DEM。  

图3.14点云过滤后生成DEM

5）DLG生产

将DOM及DEM导入测图软件，手动采集地物地貌；采用智激光软件将点云进行分类，并生成等高线。生成的等高线可以在地形图编辑时作为参照依据，对DLG成果进行辅助检查。

图3.15生成等高线

图3.16 生成等高线与编辑后等高线对比

1、空三精度情况

表4.1部分检查点精度检查表

2、平面及高程精度情况

图4.1平面精度情况

图4.2高程精度情况

表4.2部分调绘点精度检查

3、空三接边精度检查

1）不同架次接边位置平面精度检查

图4.3五架次接边处影像

图4.4六架次接边处影像

2）不同架次接边位置高程精度检查

图4.5五架次接边处数字高程模型

图4.6六架次接边处数字高程模型

1、线划图成果与正射影像套合

图5.1部分DOM及DLG

2、线划图成果与数字高程模型套合

图5.2部分DEM及DLG

1、飞马F300无人机抗风及续航性能

内蒙地区8月份平均风力在4级以上。在5级风力情况下，飞马F300无人机的飞行航时不低于1小时，航程57公里左右。在地面分辨率为8cm时，单架次作业面积在9.5平方公里左右。同时外业影像数据获取的质量稳定，各架次间的精度满足技术设计要求。

飞马无人机不但飞行效率高，而且组装过程便捷，因此在航测外业的实施过程中，单架无人机一天可飞行十架次，总面积达100平方公里。本次项目共动用了四架飞马F300无人机，实际耗时5天即完成了外业影像数据的采集任务，为内业工作争取了大量的时间。

除此之外，由于飞马F300无人机的智能化程度很高，在该项目中，飞手在外业飞行时，可以同时控制两架无人机开展作业。这些都为项目的进度提供了可靠的保障。

2、飞马F300在免像控中的优势

飞马F300无人机免像控效果显著，尤其本次项目需求1:2000线划图成果，经过多方面精度的检查，飞马F300无人机免像控的成果精度，完全符合设计要求。相比传统依靠地面像控点的作业方式，其节省了大量的外业像控采集的作业人员和作业时间，使得外业人员主要工作集中在外业调绘等工序中。同时免像控也大幅度提升了内业空三的作业效率，减少了空三所占用的大量时间。

3、无人机管家专业版影像处理的优势

无人机管家专业版对于影像畸变的处理算法，使得空三成果精度得到有效保障。且在无人干预即不手动添加人工连接点的情况下，空三通过率较高。通过170多架次的空三解算来看，无人机管家专业版一次性满足精度的通过率在98%以上。