摘 要：以庄浪县河湖管理和保护范围划定工作为例，探讨了无人机摄影测量技术在其中的应用及具体的实施流程，包括相控点布设、无人机航摄、空中三角测量、DEM/DOM生产、地形图制作等部分，并对最终成图精度进行了分析，表明无人机航摄技术完全能够满足河湖管理和保护范围划定中对测量的技术要求。
关键词：无人机摄影测量 河湖管理 地形图制作 空中三角测量
近年来，为全面落实河湖长制重点任务，建立范围清晰、权属明晰、责任落实的河湖管理保护责任体系，推动河湖长制加快从“有名”向“有实”转变，根据相关规范和标准，最终确定河湖等水生态空间权属，划定河湖管理范围边界，设立界桩标志，建立归属清晰、权责明确、监管有效的产权制度，维护保障防洪安全、供水安全和生态安全，为建立水生态环境治理长效机制、河湖管理保护体系、全面推行河长制奠定坚实基础，平凉市庄浪县对全县范围内主要河流、水库等进行管理和保护范围划定，其中要求对重点河段制作1:2000地形图和优于0.2m分辨率的航空影像作为管理和保护范围线划定底图。
传统的全野外数字测量方法在测量绘制带状地形图时存在诸多困难，同时工作效率上亦不能满足时限上的要求；无人机摄影测量技术作为近十年来快速发展成熟的先进测绘技术，具有大范围、高精度、方便灵活、效率高等显著优势，非常适合带状地形图绘制［1］，本文结合平凉市庄浪县河湖管理和保护范围划定项目中大比例尺带状地形图制作的实施过程进行简要探讨，并对最终成图结果进行了精度分析。
1 技术路线
通过现场踏勘对测区范围划定航飞航线，提前布设像控点，并利用甘肃省CORS系统采集相控点坐标，使用无人机航摄系统对测区进行航拍获取满足要求的影像，运用空三软件对获取的航片进行空三加密处理，加密完成后，采用VZ软件采集数字地形图。采集完成后进行外业实地调绘，再返回内业进行编辑成相应比例尺的地形图［2］，具体技术路线如图1所示。
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图1 技术路线
2项目实施
2.1现场踏勘设定航线
根据项目需求，本次作业对水洛河约8千米长河段进行航空摄影测量，航线规划采取旁向重叠度75%，航向重叠度60%，飞行高度500米，设计影像分辨率7CM,航线如图2所示。
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图2：航飞航线
2.2相控点布设
本项目采用2000国家大地坐标系统和1985国家高程基准。相控点布设采用提前布设方式，使用白色油漆或者白色腻子粉布设成“L”型，利用甘肃省卫星定位连续运行参考站（CORS）系统，采用网络RTK技术，对每个相控点进行独立观测获取相控点坐标，标志如图3所示。
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图3：相控点标志
2.3航飞摄影
无人机航飞摄影时选取天气晴朗、无风或微风天气环境，以减少对飞行平台飞行姿态的影响，飞行时间段选在10:00-15:00之间，尽量减少地位阴影。
2.4空中三角测量
影像数据获取后，为保证后期影像效果满足生产要求，对影像进行质量检查，对飞行不合格的区域进行补飞，然后对原始影像进行匀光匀色处理，处理后的整个测区整体色调一致，且单张航片不偏色［3］。本次空中三角测量采用光束法区域网平差方法进行解算，它是以投影中心点、像点和相应的地面点三点共线为条件，以单张像片为解算单元，借助像片之间的公共点和野外相控点，把各张像片的光束连成一个区域进行整体平差，解算出加密点的坐标。其基本理论公式为中心投影的共线条件方程式，由每个像点的坐标观测值可以列出两个相应的误差方程式，按最小二乘准则平差，求出每张像片外方位元素的6个待定参数,即摄影站点的3个空间坐标和光线束旋转矩阵中3个独立的定向参数，从而得出各加密点的坐标［4］。其中，内定向限差时框标坐标残差绝对值一般不大于0.010mm，最大不超过0.015mm。相对定向限差时数码航摄仪获取的影像连接点上下视差中误差为1/3像素，连接点上下视差最大残差为2/3像素。区域网平差计算结束后，基本定向点残差限值为连接点中误差限值的0.75倍，检查点误差限值为连接点中误差限值的1.0倍，区域网间公共点较差限值为连接点中误差限值的2.0倍。
2.5内业成图
内业数据判绘采集系统采用Virtuozo数字摄影测量工作站进行，调用空三加密成果和野外像控点联测等数据文件，进行全要素数据采集，生产DLG数字线画图。数据判绘采集时保持原始记录的完整性、正确性，不能有断缺、遗漏、移位，数据判绘采集区域不得超过像片上加密控制点连线外1cm，且离像片边缘一般不小于1.5cm，以保证采集数据的准确性。
2.6调绘与编辑成图
对内业不能判绘的地物、地貌元素，内业只测绘外轮廓，标明疑点，必须进行外业调绘处理，及时检查、补测相关地物。
2.7精度检查分析
地形图编辑完成后，采用野外实测的方法，利用甘肃省CORS系统，选取作业区域内的明显地物点的进行了精度检查，经统计平面中误差与高程中误差如表1所示，满足相关规程规范限差要求。
表1：精度统计
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3结语
本文以庄浪县河湖管理和保护范围划定项目中选取的水洛河段1:2000地形图绘制为例，阐述了无人机摄影测量系统在大比例尺带状地形图生产中的关键技术与主要生产流程，表明无人机摄影测量系统在制作大比例尺河道地形图时完全能够满足生产需求［5］，相比传统的地形图测绘方法具有巨大的优势，时效性更高、经济效益更好，也更有利于今后河湖数据的数字化管理和信息化水平，对于即将在全国范围开展的河湖管理和保护范围划定工作具有重要的参考性。
参考文献
[1] 王光明,丛联宇.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用[J].测绘与空间地理信息,2017（06）:220-221+22.
[2] 王佩军.摄影测量学[M].武汉:武汉大学出版社，2005.
[3] 丁华,李如仁,徐启程.数字摄影测量及无人机数据处理技术［M］.北京：中国建材工业出版社,2018.12.
[4] 张佳玲.解析空中三角测量系统在乌江流域测区的实际应用[J].中国新技术新品,2010,(22):44-45.
[5] 张宁宁，丁旭东，赵鹏.无人机航空摄影测量在河道地形图测绘中的应用[J].江苏水利，2018（12）:31-34.