無人飛行器航攝

3.1. 項目概況

本工程測區1:2000航空攝影測量工作，此項目位于山東省濱州市境內。測區范圍62km2。

3.2. 作業方案

鑒于測區面積較大，時間要求緊，本項目采用無人機航攝獲取測區地面分辨率優于20cm的數碼影像數據，并采用航帶布點方式測設像控點，內業空三加密后，采用全數字航空攝影測量工作站生產工藝制作測區1:2000數字地形圖。總體實施技術路線見圖2。

圖2. 實施技術路線圖

3.3. 采用的儀器設備

　　1) GPS接收機，中海達，精度指標5 mm + 1 ppm，利用“差分GPS定位技術”RTK精度可以達到0.02米。

　　2) 無人機

　　此次作業采用KC1600型無人機遙感系統，經過多次的測試飛行及測區實驗成圖均滿足精度要求。該無人機具有可靠性高、飛行場地適應性強、飛行姿態平穩、航片質量高、維護便捷等優點。KC1600型無人機外觀(見圖3)。

　　3) 航空攝影采用NikonD800碼相機進行拍攝，相機參數：焦距：35.98 mm;感光器件：7360 × 4912像素，35.9 × 24.0 mm，像元大小4.88 μm (見圖4)[8]。

3.4. 影像數據采集范圍與飛行航跡

本次飛行共選取了4個起降場。無人機飛行航跡線見圖5。

圖3. 技術參數

圖4. NikonD800 camera

圖5-1. 無人機飛行航跡線圖1 

圖5-2. 無人機飛行航跡線圖2

圖5-3. 無人機飛行航跡線圖3 

圖5-4. 無人機飛行航跡線圖4

圖5-5. 無人機飛行航跡線圖5

3.5. 航空攝影

　　3.5.1. 航拍要求

　　1) 按照檢查單進行起飛前的檢查作業，確認設備狀態正常;系統按要求完成GPS和IMU的初始化;

　　2) 確定首選作業區氣象狀況是否適合作業，是否需要轉向備用作業分區;

　　3) 落地后按要求時間做完GPS和IMU的觀測;

　　4) 從設備中下載POS和影像數據;

　　5) 回到駐地盡快將數據做好雙備份;

　　6) 在隨機軟件CaptureOne中預覽相機采集的原始未解壓數據，查看影像有無黑片、掉片現象，檢查有無影像拉花、云量過多等問題;

　　7) 發現影像存在質量問題，必須盡早安排補飛[9]。

　　3.5.2. 飛行情況和影像質量檢查

　　此次航飛工作開展的時間正值夏季，雷陣雨很多，起降場相隔較遠，適合飛行作業的時間稍縱即逝。為了保證飛行安全和獲取高質量的數碼影像，只能選擇能見度高、風速較小的時間段開展航攝工作?，F場對航片的完整性進行了檢查，主要檢查項有：

　　1) 重疊度檢查：航向重疊達到了75%，最小不小于65%，旁向重疊達到了45%，最小不小于35%，整個測區沒有出現相對漏洞和絕對漏洞。

　　2) 俯仰角檢查：航片俯仰角一般小于3?，個別最大不超過11?。

　　3) 滾轉角檢查：航片滾轉角一般小于3?，個別最大不超過11?。

　　4) 旋偏角檢查：航片旋偏角一般小于6?，最大不超過8?。

　　5) 航線彎曲不大于3%。

　　6) 同一航線上相鄰像片的航高差無大于30 m的情況出現，最大和最小航高之差不大于50 m。

　　3.5.3. 空三加密

　　1) 在獲取影像和像控點成果后，本項目選用了PixelGrid_VZ攝影測量系統進行空三加密。地形點最弱點中誤差為：

　　X：0.365 m

　　Y：0.332 m

　　H：0.527 m

　　2) 空三加密像控點殘差統計見表1[10]。

表1. 空三加密像控點殘差統計一覽表

　　按《數字攝影測量空中三角測量規范》空三加密允許最大值：平面1.6 m;高程：1.8 m。

　　3) 空三加密整體平差后中誤差為：

　　Sigma naught: 2.7 [micron] = 0.6 [像素]

4. 結語

通過規劃區1:2000航空攝影測量項目的試驗性生產，各項成果資料均滿足規范及設計要求，說明無人機自主導航測繪大比例尺地形圖技術能廣泛運用于測繪大比例尺地形測繪工作。但是，實際測繪工作中，發現GPS用于飛機姿態測量時還存在兩個方面的不足[11]：

　　1) 在飛機高速飛行時，飛機在一秒之內完成好幾個動作，而GPS大部分是在一秒左右測量到一次飛機姿態，一秒以內的姿態數據是通過數據內插完成的，在飛機姿態變化比較大的情況下，這種方法的可信度受到限制。

　　2) 當在飛行過程中GPS天線背離衛星方向時無法接收到有效信號，導致一些關鍵飛行動作姿態測量失敗。特別是飛機在做俯沖、背飛等特定測試動作時，更不容易得到有效的信號，容易導致測量失敗。