【技术】大疆P4RTK在 1:500地形图测绘中免相控及少量控制点精度对比分析

导读

文章针对 Phantom4RTK 所获取的带有实时差分 POS 信息的影像进行处理。在无地面像控点和 3、5、7 个像控点的条件下进行空三加密，分别在 DOM 及 DSM 采集野外检查点的平面、高程数据，并与实地测量数据进行精度对比，分析无像控点及加入少量控制点对成图精度的影响。

0 引言

无人机航空摄影测量是一种新型高效的低空遥感影像获取技术，具有响应迅速、机动性高、使用便捷、危险区域成图、 受空域管制和天气的影响较低、适应不同测区能力强等优势， 是卫星遥感和大飞机航空摄影的有利补充。 

POS 辅助空中三角测量是将全球导航卫星系统（GNSS）和惯性导航系统（INS）组合而成的定位定姿系统引入到航空 摄影测量中，利用动态差分 GNSS 技术和惯性导航系统测定摄影瞬间的位置与姿态，经过严格的数据后处理，获得影像在摄影瞬间的外方位元素，使摄影测量野外工作量大大减少，甚至完全免去地面控制点。

Phantom 4RTK为专业级测绘无人机，内置实时差分 RTK功能，能够获取高精度POS数据，定位精度：垂直 1.5cm+1ppm、水平 1cm+1ppm。

为验证其在 1 ：500 地形图测绘中的成图精度，本文选取某城区为实验区域，分析在无像控点及少量像控点情况下成图精度。

1 无人机航空摄影

1.1 测区概况 

本文试验区域位于南昌八大山人纪念馆处，测绘有效面积约 0.14km2 ，测区北面为住宅小区，南面为停车场，地势较为平坦。

1.2 航测实施 

为满足 1 ：500 地形图测绘对影像分辨率的要求，使用自带的DJI GO 航线规划测区航线。

设置航线飞行高度 100m，

地面分辨率 2.7cm，

航向重叠度 80%，旁向重叠度 70%

本次共计飞行1个架次，拍摄照片 222 张，通过专业航测软件生成测区 DOM 及 DSM，数据处理流程如图 1 所示。

图 1  无人机获取 DOM、DSM 流程

2 实验分析

2.1 像控点及检查点布设 

本次试验共布设平高控制点 7 个（表 1），检查点 8 个（表 2），分布如图 2 所示。

图 2  像控点、检查点分布

表 1  像控点坐标

表 2  检查点坐标

2.2 像控点布设方案 

通过四种像控点布设方案，研究像控点分布对成图精度的影响 ： 

方案一 ：免像控方案。不加入像控点，仅依靠 RTK 获取 的高精度 POS 数据进行空三解算，验证是否满足 1 ：500 地形 图测图精度要求。 

方案二 ：在测区四周选取 3 个控制点参与空三解算，布设 方案如图 3 所示，选取 1、4、5 号像控点。

方案三 ：在测区四周及中间布设 5 个像控点参与空三解算， 布设方案如图 4 所示，选取 1、3、4、5、6 号控制点。

 方案四 ：在方案三的基础上，再增加 2 个像控点，布设方 案如图 5 所示，布设的 7 个像控点全部参与空三解算。 

3 精度验证

根据检查点外业实测坐标与图解坐标平面、高程位置的差值，采用点位中误差计算公式（式 1）计算点位平面、高程点位中误差。检查点点位中误差计算公式为 ：

式中 ：m——检查点中误差

表 3  检查点平面及高程精度统计表（单位 m）

Δ——检查点实测值与图解坐标较差 

N——为检查点个数  

由表 3 数据可知，四种布设方案检查点的平面位置中误差均优于《1：500 1：1000 1：2000 地形图航空摄影测量内业规范》 （GB/T 79330-2008）的精度要求［4］：平地、丘陵地地物点中误差不超过图上 0.6mm，山地、高山地不大于图上 0.8mm。采用内置 RTK 技术的 Phantom4RTK 无人机在无像控条件下可满足小范围内大比例尺（1 ：500）地形图测绘平面精度要求，高度精度不能满足规范要求 ；加入少量像控点，平面和高程精度均有大幅提高，像控点个数在 5、7 时达到 1 ：500 测图精度要求， 且由图 6 可知，相比平面精度，高程精度更容易受地面像控点 的影响。 

4 结论

通过本次试验分析，验证了Phantom 4RTK 获取高精度的 POS 数据信息，一定区域内在无地面像控点的情况下，平面位置精度满足大比例尺（1 ：500）地形图测绘要求，高程精度需 要布设少量的地面像控点方能精度要求。地面分辨率不变的情况下，增加像控点个数可以提高测图精度，但像控点达到一定数量后，测图精度提高不明显。针对本次试验像控点间距在 200m 左右，能够满足 1 ：500 大比例尺测图精度要求。

鉴于本次试验区域面积较小，地形较为平坦，整个试验条件比较理想， Phantom 4RTK 实际能否用于大范围免像空 1 ：500 大比例尺地 形图测绘还需要进一步进行验证。

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来源：江西建材 GIS前沿  作者：朱小飞，杨珑，彭安安

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