无人飞行器航摄

3.1. 项目概况

本工程测区1:2000航空摄影测量工作，此项目位于山东省滨州市境内。测区范围62km2。

3.2. 作业方案

鉴于测区面积较大，时间要求紧，本项目采用无人机航摄获取测区地面分辨率优于20cm的数码影像数据，并采用航带布点方式测设像控点，内业空三加密后，采用全数字航空摄影测量工作站生产工艺制作测区1:2000数字地形图。总体实施技术路线见图2。

图2. 实施技术路线图

3.3. 采用的仪器设备

　　1) GPS接收机，中海达，精度指标5 mm + 1 ppm，利用“差分GPS定位技术”RTK精度可以达到0.02米。

　　2) 无人机

　　此次作业采用KC1600型无人机遥感系统，经过多次的测试飞行及测区实验成图均满足精度要求。该无人机具有可靠性高、飞行场地适应性强、飞行姿态平稳、航片质量高、维护便捷等优点。KC1600型无人机外观(见图3)。

　　3) 航空摄影采用NikonD800码相机进行拍摄，相机参数：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 (见图4)[8]。

3.4. 影像数据采集范围与飞行航迹

本次飞行共选取了4个起降场。无人机飞行航迹线见图5。

图3. 技术参数

图4. NikonD800 camera

图5-1. 无人机飞行航迹线图1 

图5-2. 无人机飞行航迹线图2

图5-3. 无人机飞行航迹线图3 

图5-4. 无人机飞行航迹线图4

图5-5. 无人机飞行航迹线图5

3.5. 航空摄影

　　3.5.1. 航拍要求

　　1) 按照检查单进行起飞前的检查作业，确认设备状态正常;系统按要求完成GPS和IMU的初始化;

　　2) 确定首选作业区气象状况是否适合作业，是否需要转向备用作业分区;

　　3) 落地后按要求时间做完GPS和IMU的观测;

　　4) 从设备中下载POS和影像数据;

　　5) 回到驻地尽快将数据做好双备份;

　　6) 在随机软件CaptureOne中预览相机采集的原始未解压数据，查看影像有无黑片、掉片现象，检查有无影像拉花、云量过多等问题;

　　7) 发现影像存在质量问题，必须尽早安排补飞[9]。

　　3.5.2. 飞行情况和影像质量检查

　　此次航飞工作开展的时间正值夏季，雷阵雨很多，起降场相隔较远，适合飞行作业的时间稍纵即逝。为了保证飞行安全和获取高质量的数码影像，只能选择能见度高、风速较小的时间段开展航摄工作。现场对航片的完整性进行了检查，主要检查项有：

　　1) 重叠度检查：航向重叠达到了75%，最小不小于65%，旁向重叠达到了45%，最小不小于35%，整个测区没有出现相对漏洞和绝对漏洞。

　　2) 俯仰角检查：航片俯仰角一般小于3?，个别最大不超过11?。

　　3) 滚转角检查：航片滚转角一般小于3?，个别最大不超过11?。

　　4) 旋偏角检查：航片旋偏角一般小于6?，最大不超过8?。

　　5) 航线弯曲不大于3%。

　　6) 同一航线上相邻像片的航高差无大于30 m的情况出现，最大和最小航高之差不大于50 m。

　　3.5.3. 空三加密

　　1) 在获取影像和像控点成果后，本项目选用了PixelGrid_VZ摄影测量系统进行空三加密。地形点最弱点中误差为：

　　X：0.365 m

　　Y：0.332 m

　　H：0.527 m

　　2) 空三加密像控点残差统计见表1[10]。

表1. 空三加密像控点残差统计一览表

　　按《数字摄影测量空中三角测量规范》空三加密允许最大值：平面1.6 m;高程：1.8 m。

　　3) 空三加密整体平差后中误差为：

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

4. 结语

通过规划区1:2000航空摄影测量项目的试验性生产，各项成果资料均满足规范及设计要求，说明无人机自主导航测绘大比例尺地形图技术能广泛运用于测绘大比例尺地形测绘工作。但是，实际测绘工作中，发现GPS用于飞机姿态测量时还存在两个方面的不足[11]：

　　1) 在飞机高速飞行时，飞机在一秒之内完成好几个动作，而GPS大部分是在一秒左右测量到一次飞机姿态，一秒以内的姿态数据是通过数据内插完成的，在飞机姿态变化比较大的情况下，这种方法的可信度受到限制。

　　2) 当在飞行过程中GPS天线背离卫星方向时无法接收到有效信号，导致一些关键飞行动作姿态测量失败。特别是飞机在做俯冲、背飞等特定测试动作时，更不容易得到有效的信号，容易导致测量失败。