无人机数据高精度DEM生产方案
基于无人机航测的DEM数据生产及编辑
基于无人机航测的 DEM数据生产及编辑摘要：科技的飞速发展，使得无人机航测技术水平得以全面提高。
通过无人机航测影响技术获取DEM数据早已成为可视化测绘最关键、最有效的一种方式，也是明确3D影像精度的中心。
在此基础上，文章详细分析了无人机航测技术，阐述了无人机航测的DEM数据生产及编辑，希望能够为相关业界人士提供有价值的参考。
关键词：无人机；航测；DEM数据；生产与编辑前言：现如今，社会在不断进步，经济在迅速发展，现代测绘技术已步入崭新的阶段，在测绘生产中引入新兴科技，进而将测绘任务高效完成，成为历史发展的必要方向。
对DEM数据的生产与编辑进行全面研究与分析是非常重要的，这不但能降低地形、地貌以及气候等因素的不良影响程度，还能保障整个工程施工进步和安全，为此，相关业界人士需重视和关注无人机航测DEM数据的生产及编辑。
1无人机航测技术1.1原理无人机航测技术是将无人机作为飞行平台，在平台中配置高分辨率摄影仪器与激光雷达等装置，基于影像信息采集系统，远程控制机载设备开展测绘影像采集与同步传输作业，从而实时掌握测区情况。
同时，影像信息采集系统由地面监控以及飞行控制系统加以组成。
在无人机航测期间，地面监控系统负责对所获取影像信息进行整合预处理、质量检测、构建三维立体模型与生成核线影像。
而飞行控制系统负责操控无人机按预定航线飞行，将航线重叠度与旁向重叠度分别控制在70%与50%。
在特殊情况下，工作人员远程控制无人机躲避障碍物与修改航线。
1.2优势1.2.1机动灵活与传统航空摄影测量技术相比，无人机航测技术具有快速航测反应能力，无人机往往处于低空飞行状态，飞行质量、机身颠簸度与测量精度并不会受到气候条件的明显影响，且空域申请较为便利。
同时，在无人机飞行期间，当出现风向变化时，虽然会对无人机飞行线路造成影响，但依靠飞行控制系统，可以在短时间内对无人机航线进行修正处理，以减小外部环境对测量精度造成的影响。
此外，无人机作为一种小型飞行器，对起降场地要求较低，仅需在一段较为平整的路面，即可安全完成无人机起降操作，并将升空准备时间控制在15min以内。
无人机航摄生成DEM的高程点快速提取算法
WESTERN RESOURCES遥感测绘2019年第二期无人机航摄生成DEM的高程点快速提取算法张肃四川省地质调查院成都610031扌商要：无人机航空摄影技术在近年来得到了迅速的发展，无人机具有起降方便，分辨率高，响应速度快的特点，在抢险救灾，地质灾害监测等方面发挥了重要作用。
无人机航空摄影生成的地形图中的高程点提取是地形图制作的重要步骤，本文提出了一种自适应的地形图高程点提取算法，相对于传统的算法，具有精确度高，计算简单，实用性强等特点。
该算法的基础是数学形态学中的图像膨胀算法。
本文将此算法用于陕西省丹凤县和紫阳县的无人机航摄生成的地形图中，提取了符合要求的高程点。
结果表明，提取的高程点完全满足了地形图的要求，说明了该算法的准确性和实用性。
关键词：无人机；地形图；高程点；算法A fast extraction algorithm for surface peaks of DEM derived fromUAV aerial photographyzhang suAbstract：UAV aerial photography technology has been rapidly developed in recent years.UAV has the advantages of convenient take—off and landing,high resolution and fast response,and plays an important role in disaster relief and geological disaster mon让oring.The surface peaks extraction in the topographic map generated by aerial photography of UAV is an important step in topographic map production.This paper proposes an adaptive topographic map surface peaks extraction algorithm,which has higher accuracy and simple calculation than traditional algorithms.And this method is more practical.The basis of this algorithm is the image expansion algorithm in mathematical morphology.In this paper,the algorithm is applied to the topographic map generated by the UAV aerial photography in Danfeng County and Ziyang County of Shaanxi Province,and the surface peaks that meet the requirements are extracted.The results show that the extracted surface peaks fiilly meet the requirements of topographic maps,indicating the accuracy and practicability of the algorithm.key word:UAV,DEM,surface peaks,algorithm1•无人机航摄的应用与发展无人机航空遥感是近年来发展起来的一种遥感技术的新手段和遥感技术研究的一个热点领域，具有低空云下飞行、起降方便、分辨率高的特点，是卫星遥感和有人机航空遥感的重要补充，现在无人机摄影已经广泛用于地质灾害抢险救灾等领域叭无人机航空数据相对卫星数据来说，受天气的影响要小,数据快速获取的效率更高。
无人机摄影测量技术的山体DEM生成方法
0.引言数字高程模型(D i gi t al E l evat i on M odel,D E M)作为地球空间信息框架的基础数据,在科学研究、军事领域和经济建设都具有重要的应用价值。
传统地形测量手段成本高、更新慢。
而机载雷达具有数据精度高、测量面积大、采集效率快等优点,但由于设备成本高,限制了其广泛应用[1]。
传统的方法采用水准测量仪、全站仪以及R TK等仪器采集空间特征点坐标,通过内插的方式获取测区数字高程模型一直被广泛使用。
水准仪测量方法将整个测区均匀划分为若干个区域,利用成熟的空间插值的方法获取整个测区的高程值,该方法适用于测区格网布局单一的结构,适用性较差。
全站仪测量方法适用于测区面积不大、通视较好的地形,仪器操作简单,但对于地形复杂的环境采用全站仪测量方法难以发挥该方法的测量优势。
R TK测量方法是目前采集数字高程模型的常用方法,该方法不受通视与距离的条件限制,测量方法相对水准仪和全站仪方法作业效率较高,但对于测区R TK信号较差以及难以人工到达的区域,该方法无法完成数字高程模型数据的采集。
因此,上述三种方法都不同程度地受地形复杂程度的影响,且人力成本高、作业效率低的特点。
基于地面三维激光扫描仪器的测量方法,首先需要在相邻测站间铺设一定数量的靶标,通过在不同站数据间提取公共靶标,对不同站的数据进行拼接处理;其次,利用控制点数据对整个测区的点云数据进行坐标旋转、平移、缩放处理,将整个测区点云转化到已知坐标系下;最后,通过对采集的点云数据进行抽稀、滤波处理剔除非地面点,利用地面点数据构建三角网生成数字高程模型。
但地面三维激光扫描仪价格昂贵、作业成本较高、难以有效地推广。
随着无人机(unm anned aer i al vehi cl e,U A V)与传感器的不断发展,基于低空无人机平台的摄影测量技术越来越成熟。
无人机摄影测量技术具有自动化和智能化等特点[2-4],利用无人机航拍技术代替传统手段,特别是针对小区域高空间/时间分辨率地图应用时,具有系统灵活、起降方便、成本低、成像质量高等优点。
无人机航测的DEM数据生产及编辑分析
无人机航测的DEM数据生产及编辑分析摘要：随着社会经济的不断发展，现代测绘技术已进入全新阶段，将新兴科学技术引入测绘生产并借此高效完成测绘任务成为历史发展的必然趋势。
充分研究DEM数据的生产与编辑有不可替代的作用，此举不但能够减少地形、地貌、气象等方面的负面干扰，而且可以保证整个工程的施工进度与安全。
基于此，无人机航测DEM数据的生产与编辑值得相关人士的重视。
关键词：无人机航测；DEM数据生产；编辑无人机航测系统是以无人机作为飞行平台，利用机载自动控制系统实现自动无人驾驶，通过搭载不同类型的大影像传感器，快速采集作业区的空间高分辨率影像，从而进行数据处理、建模、信息解析的重要技术。
作为传统航空摄影测量技术的有力补充，无人机航测技术具有作业成本低、机动灵活、时效性强等优势，被广泛应用于自然资源调查监测、地质勘察、工程项目设计、地质灾害等行业领域，尤其在测绘行业大比例尺测图、公路和石油等线路测绘、高精度城市测绘等方面实现了规模化应用。
一、航测作业在航测作业时，需要对无人机摄像头及云台进行实时控制，即无人机携带云台摄像头到达预定测绘区域后，通过指令远程遥控云台进行旋转，并控制摄像头进行拍照。
为了实现功能需要进行通信协议构建、无人机定点稳定控制两个过程。
将无人机控制协议定义为三个组成部分，一是起始字段；二是数据字段；三是结束字段。
起始字段为两个字节##，结束字段为两个字节&&，数据字段为 16 个数据位。
按照从左至右的顺序，1 至 4 位为云台及摄像头编号，5 至 8 位为云台正向调节幅度值，9 至 12 位为云台反向调节幅度值，13 至16 位为摄像头拍照控制命令字段。
如通过无线发射器向无人机发送广播信息，首先发送##两个字符，再发送 0101000011111111十六位数据，最后发送&&两个字符。
测绘无人机集群无线接收器接收到广播信号后，进行报文解析。
过滤掉起始字符和结束字符后，提取 16 位数据。
基于无人机航测的DEM生产研究
基于无人机航测的DEM生产研究摘要：伴随现代测绘技术的发展，无人机低空航摄以其灵活机动的优势，可快速获取的高分辨率航片，快速获取区域现势性影像资料，经航空摄影测量软件处理，生产DEM与DLG线划图，为国土监察提供详实的资料数据。
本文以无人机航摄数据生产入手，分析其线划图与DEM高程模型生产的相关技术，为类似工程提供参考依据。
关键词：无人机低空航摄；DOM数字高程模型；空中三角测量无人机低空航测，以其灵活机动的优势，弥补了传统载人飞机航空摄影测量在影像分辨率、地物几何精度、飞行成本方面所存在问题，利用高分辨率数码相机为传感器，快速获取区域现势性影像资料，为国土资源监察、大比例尺地形图测绘、DEM快速生产，提供了高效便捷的技术手段。
1.无人机低空航摄系统构成无人机低空航摄系统，即以轻小型无人机为载体所进行的非接触式数据采集，包含无人机飞行载体（UAV）、数据采集模块、POS信息模块与飞行控制模块等子模块。
其中UAV无人机分为固定翼、多旋翼两类，为数据采集提供飞行载体平台；数据采集以CCD可见光相机或光谱传感器为主，快速实时获取地表信息；POS模块提供数据采集瞬间对应时刻的空间定位、姿态确定等信息，便于后期影像空三解算；飞行控制模块则负责航线信息传输、飞行器起降与巡航控制等功能。
相对于传统测绘方式而言，利用无人机低空航摄方式进行数据采集，具有以下优势：数据获取周期短，一旦天气因素满足数据采集要求，即可快速灵活的开展测绘活动；数据分辨率高，由于无人机低空飞行，携带高分辨率传感器即可采集高GSD影像数据，满足大比例尺的测图需求；无人机飞行由于自动化程度比较高，可很好避免因为人为操作，降低不必要的干扰误差，提升外业测绘的数据精度。
2.航测数据处理技术分析针对无人机搭载相机的畸变差改正、空中三角测量和遥感影像的重采样，是无人机摄影测量影像数据处理的关键技术。
无人机体积小、重量轻、自稳定性差，导致模型机搭载的数码相机容易产生抖动和倾斜，致使所拍摄的影像产生几何变形；同时由于搭载的普通数码相机，内方位元素未知，要确定摄影中心的位置坐标，计算时会产生误差积累，致使镜头出现畸变，进而影响到影像配准的精度，重建的地物几何模型也产生畸变。
对基于无人机航测的DEM数据相关思考与分析
对基于无人机航测的DEM数据相关思考与分析摘要：把DEM数据与高分辨率航测影像结合起来，再加上虚拟三维技术的使用，就可以很容易测量出一个地区的地形和地貌，并且对于DEM数据值真实可靠。
目前经常使用的主要有机载LIDAR无人机航测DEM数据和可以从网上免费获取的SRTM卫星干涉雷达数据。
本文详细介绍了目前发展较迅速的无人机航测技术DEM数据的生产流程，并利用具体的案例进行了实际的操作展示，最后通过精度的比较和验证，说明无人机生产的DEM数据具有较高精度及可靠性，可完全满足物探生产的需要。
关键词：无人机航测；DSM；DEM；三维影像1 DEM数字化生产流程1.1常用的DEM数据无人机摄影运用的是低空遥感技术来进行对地面土地的拍照，这一技术充分利用无人机这一方便、快捷、具有高机动性的飞行平台，能够轻松获取普通拍照技术无法拍得的照片，能够轻松地获取高精度遥感数据。
此外，无人机技术与倾斜摄影测量技术进行结合，是摄影界的一次伟大的壮举。
而对于无人机DEM数据的种类是比较多的，并且对于DEM数据的格式也是多种多样。
目前经常使用的主要有机载LIDAR无人机航测DEM数据和可以从网上免费获取的SRTM卫星干涉雷达数据。
在SRTM卫星干涉雷达数据的获取是包括两个方面，一方面是采用WGS－84坐标系统的平面基准进行对SRTM卫星干涉雷达数据的获取；另一方面是采用EGN96大地水准面的高程基准进行对SRTM卫星干涉雷达数据的获取。
虽然SRTM卫星干涉雷达数据可以在网上免费获取，但是网上获取的SRTM卫星干涉雷达数据存在着明显的缺陷，在垂直方向上的对SRTM数据检测存在很大的误差，甚至在一些平原地区都会出现不平坦的结果。
所以，SRTM数据不仅在准确性的可信度不高，还在可靠性的可信度也是不高，对于上传的参考数据也是使用不大。
无人机具有高度灵活性的特点，能够适应多种复杂复杂地形的拍摄，因此，它是对传统拍摄技术的一次创新，能够补充传统摄影测量方法存在的缺陷。
基于无人机航测的DEM数据生产及编辑
基于无人机航测的DEM数据生产及编辑摘要：随着社会经济的不断发展，现代测绘技术已进入全新阶段，将新兴科学技术引入测绘生产并借此高效完成测绘任务成为历史发展的必然趋势。
充分研究 DEM 数据的生产与编辑有不可替代的作用，勘探施工区域日益复杂，探区分布有大量油田设施、管线、道路、水域、树林、农田和居民区等，施工难度逐步加大，严重影响了物探生产施工进度。
对于高山地形，需要施工者详细掌握地形高差的变化及施工线路的规划，从而保证施工效率及安全生产。
关键词：无人机航测；DEM 数据；编辑近年来，高精度测量技术，特别是激光 LiDAR及航空摄影测量技术的迅速发展，使地质学者所获取的地形地貌数据达到前所未有的高时空分辨率和细微度。
其中，新型航空摄影测量 SfM技术因其低成本、高灵活性并且能快速获取高精度3D 地形数据等优势，已经成为一种广泛使用的获取高精度 DEM 数据的方法。
目前，物探采集技术迅猛发展，高密度勘探、震源高效采集、低频可控震源激发等新技术已广泛应用于物探生产，为提高地震资料品质、解决地质问题、完成勘探任务发挥了重要作用。
一、无人机航测外业和内业数据处理流程1、无人机航测外业（1）基本流程。
人机航测外业流程为收集测区资料，对测区所处地理位置、地形地貌等进行评估，考虑周围是否有机场、军区等，是否需要报备和空域申请等；然后根据成果要求和已有无人机航测设备，确定是否可以飞行；确定可以飞行后，在地面站软件进行航线规划，设置飞行高度、重叠度、起降场等，形成飞行计划，必要时可进行现场踏勘；进行像控点布设、采集，根据测区地形地貌，也可在飞行任务完成后进行像控点采集；将飞行计划上传至飞行控制系统，进行起飞、飞行、降落，采集影像数据、记录飞行的POS数据、获取飞行数据；地面监测系统显示无人机飞行航迹，地面工作人员据此监视无人机工作情况；飞行任务完成后，下载航测数据。
（2）航线规划。
根据地面分辨率大小、相机CCD 大小、焦距，确定飞行航高；根据地形复杂程度，如高差大小，确定航向重叠度、旁向重叠度的大小，航向重叠度一般设置在80％以上，旁向重叠度设置在60％以上；根据飞机续航时间，划分飞行架次。
dem高程数据生产方案
dem高程数据生产方案
DEM（数字高程模型）高程数据的生产方案通常包括以下几个步骤：
1. 数据收集：收集需要制作DEM的地表数据，包括地形图、遥感影像、GPS数据等。
2. 数据预处理：对收集的数据进行预处理，包括数据格式转换、坐标系统一、数据拼接等。
3. 建立高程模型：利用数学算法和计算机技术，将预处理后的数据转换为高程模型。
这一步通常需要使用GIS软件或其他相关软件。
4. 精度评估：对生成的高程模型进行精度评估，确保其精度符合要求。
如果精度不满足要求，需要进行数据修正或重新采集数据。
5. 数据发布：将生成的高程模型发布到相关平台或数据库，供用户下载和使用。
在具体操作中，根据不同的应用场景和数据类型，可能还需要进行其他处理和操作。
同时，为了确保高程数据的准确性和可靠性，还需要注意以下几点：
1. 数据来源的可靠性：选择可靠的数据来源，避免使用不准确或过时的数据。
2. 数据处理的规范性：在数据预处理和模型建立过程中，要遵循统一的规范和标准，以确保数据的可比性和可操作性。
3. 精度评估的客观性：在进行精度评估时，要采用客观的评估指标和方法，避免主观因素对精度的影响。
4. 数据发布的及时性：要及时更新和发布高程数据，保证数据的时效性和可用性。
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地面点云导出
地面点云数 据LAS
图 2 Pix4Dmapper 软件空三加密处理整体流程
2
2.1.2 新建工程
1
项目—新项目，打开新建项目向导： （1）确定项目名称、项目路径、项目类型和处理模式，然后点击 next。
2
加载待处理相片数据，点击 next。
3
（2）
注意： 数据需放在英文路径下，路径中不能包含中文和特殊字符。 支持的相片数据格式包括 tif 和 jpg
（2）点击【编辑】按钮，设置地面控制点坐标系
（3）点击【导入外业控制点】按钮，打开导入外业控制点窗口：
7
导入完成后如下图。
3 （4）点击【空三射线编辑器】按钮，打开控制点刺点界面：
每刺完一个点，点击【使用】按钮，保存点位。依次刺完所有控制点。 注： 1） 可以每个控制点先刺在两张相片上，点击使用，查看预测的点位是否正确，如果正
2.3 地形数据预处理 ...............................................................................................20 2.4 DEM 编辑.........................................................................................................21
3
（3）确定图片属性 图像坐标系： POS 数据的坐标系 地理定位： 可导入准备好的 POS 数据，支持 txt、csv 等格式。 文件格式是相片名、纬度、经度、高程。 相机型号： 软件自动读取，可点击【编辑】按钮查看或编辑相机参数。 参数确认无误后，点击 next。
4
（4）点击 finish 完成工程创建。 工程创建完成后，新项目如下图所示。
2.4.1 打开 DEM 编辑工作空间 .......................................................................21 2.4.2 DEM 编辑..............................................................................................23 2.4.3 DEM 保存..............................................................................................28
5
2.1.3 空三加密
2.1.3.1 初始化处理 在本地化处理中，勾选初始化处理，点击开始即执行初始化处理。
初始化处理完成后，本地化处理第一步变成绿色。空三射线窗口可查看连接点交汇情况。
6
2.1.3.2 控制点预测和量测 利用初始化处理结果，采用空三射线编辑器进行控制点编辑。
（1）打开地面控制点/手动连接点编辑器，如下： 1 2
（2）Block Property Setup - Reference Coordinate System 在弹出的 Block Property Setup 对话框中，Reference Coordinate System 页面进行
水平/竖直投影设置。
13
点击 Horizontal 后 Set 按钮可设置水平投影，根据实际情况设置。 点击 Horizontal Units 下拉列表，选择对应的投影坐标系单位。 点击 Vertical 后 Set 按钮可设置垂直投影，根据实际情况设置。 设置完成后，点击 Next 按钮。 （2）Block Property Setup - Set Frame-Specific Information 进入 Set Frame-Specific Information 设置页面进行航飞相机设置。
2.2 立体模型恢复 ...................................................................................................12 2.2.1 操作流程................................................................................................12 2.2.2 新建工程................................................................................................12 2.2.3 加载影像................................................................................................16 2.2.4 导入空三成果 ........................................................................................17
2.1.4 点云加密
2.1.4.1 点云加密 空三精度满足要求后，打开“本地处理”任务面板，点击【选项】按钮：
勾选【分类点云到地形/对象点】： 最大最小对象长度设为待提取对象的长度范围 最小对象高度设为待提取对象的最小高度值
然后，点击 OK 按钮，回到本地处理任务面板。 勾选【2.点云加密】，点击【开始】执行点云加密处理，输出高精度点云数据。
设置转交系统、航 高和相机参数
工程数据 BLK
图 3 IMAGINE Photogrammetry 软件立体模型恢复处理流程
2.2.2 新建工程
从 File-New-Photogrammetric Project，打开 Create New Block File 对话框：
12
在弹出的对话框中指定测区文件名称和路径，点击 OK 继续。 （1）Model Setup
无人机数据高精度 DEM生产方案
目录
1 高精度 DEM 生产路线...................................................................................................1 2 高精度 DEM 处理流程...................................................................................................2
I
1 高精度 DEM 生产路线
Pix4Dmapper 新建工程 空三加密 点云加密
畸变改正 后影像
空三成果
点云数据 LAS
IMAGINE Photogrammetry
新建工程
加载影像
导入空三成果 外方位元素
地形数据预处理
工程数据 BLK
地形数据 Img/tif
Terrain Editor 打开blk工程 加载地形数据
1
2 高精度 DEM 处理流程
2.1 空三加密处理
2.1.1 操作流程
Pix4Dmapper 数据处理主要进行空三加密和点云数据处理，输出点云数据、畸变改正 后的影像和空三成果数据。
新建工程
初始化处理 控制点预测和量测
重新优化 输出质量报告
空三加密 否
是否满足精度要求
是
点云加密 点云加密
点云编辑
是
在弹出的 Model Setup 对话框中，进行几何模型设置。 点击 Geometric Model Category 下拉列表并选择 Camera；在 Geometric Model 中 选择对应的几何模型，点击 OK 继续。 框幅式相机——Frame Camera 数码相机——Digital Camera
点击分配，即实现手动点云分类。
3. 2.
1.
4.
按照以上步骤进行设置，勾选【合并到一个文件】，“选择点云组”选中 Terrain 层，通 过浏览设置输出点云的名称和路径，点击 OK 进行点云结果的输出。
11
2.1.5 生成未畸变影像
点击【运行—生成未畸变相片】，输出畸变改正后相片。 畸变改正后影像路径： . \1_initial\images\undistorted_images 注： 畸变改正后影像像主点和畸变参数全部归 0.
2.2 立体模型恢复
2.2.1 操作流程
IMAGINE Photogrammetry 利用前一步处理输出的畸变改正后影像、相机参数和空三 成果创建 BLK 工程，恢复立体模型。
新建工程 设置工程路径
选择相机模型 设置水平/垂直投影
畸变改正 后影像
加载影像
空三成果
空三成果导入 设置内定向参数 导入外方位元素
2.1 空三加密处理 .....................................................................................................2 2.1.1 操作流程..................................................................................................2 2.1.2 新建工程..................................................................................................3 2.1.3 空三加密..................................................................................................6 2.1.4 点云加密..................................................................................................9 2.1.5 生成未畸变影像.....................................................................................12