無人飛艇技術在農(nóng)村宅基地測量中的航線設計

摘 要：利用低空無人駕駛飛艇對農(nóng)村宅基地進行低空攝影測量，對航線設計前的準備工作、航線設計時需要考慮的因素及設計方法和航線正確性的檢查進行了探討和闡述。

關鍵詞：無人飛艇 農(nóng)村宅基地測量 航線設計

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（c）-0026-02

無人飛艇技術在數(shù)字城市建設的低空攝影測量中的應用越來越廣泛，在保證測量精度的同時大大提高了工作效率。在目前全國農(nóng)村宅基地調查工作時間緊、任務重的情況下，我院嘗試利用無人飛艇技術來進行農(nóng)村宅基地的低空攝影測量工作。農(nóng)村宅基地測量不同于數(shù)字城市測量，主要是它的測量范圍較為分散，因此對飛行線路的設計要求更高。

1 項目概況

測區(qū)位于臨沂市河東區(qū)北部，包括湯頭鎮(zhèn)、八湖鎮(zhèn)和相公鎮(zhèn)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。項目要求對鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)除建制鎮(zhèn)范圍以外的所有村莊進行低空攝影測量。

2 項目前期準備

2.1 資料收集

收集測區(qū)范圍內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)影像圖、建制鎮(zhèn)范圍線和村莊范圍線。

2.2 場地選取

盡量在測區(qū)中間地帶選擇廢棄的廠房和開闊平坦的空地，用于飛艇的存放和起飛降落。

3 獲取航飛底圖

打開Google地球，在上面找到起飛場地做上黃色標志。根據(jù)已收集到的測區(qū)范圍資料，用黃色方框把需要測量的村莊在圖上標出。在測區(qū)范圍外圍明顯的地方選取7、8、9三個點，做上黃色標志。把圖像調整到合適的視圖角度和大小后，用截圖軟件截取，命名為xianggongzhen.jpg。如圖1所示

記錄圖上7、8、9三個點的經(jīng)度和緯度值。

打開“UP30地面監(jiān)控站”，點“工具—地圖標配—打開圖片”，打開“xianggongzhen.jpg”，然后點“度分秒”，分別輸入7、8、9三個點的經(jīng)度和緯度并在圖上點擊對應位置，最后保存配置為“xianggongzhen.jpg.tab”。 “xianggongzhen.jpg.tab”文件就是我們進行航線設計時所需要的航飛底圖，記住在保存的文件名里一定不能有漢字，否則會造成文件無法保存。

4 獲取航飛參數(shù)

根據(jù)相機參數(shù)和測量精度要求，計算飛艇的飛行參數(shù)，包括飛行高度、飛行速度、相鄰航線間距和等距曝光間距。經(jīng)過計算后得出：飛行高度240 m，飛行速度15 m/s，相鄰航線間距140 m，等距曝光距離62 m。

5 航線設計

航線的設計需要考慮當?shù)氐娘L向、一個架次內(nèi)測區(qū)地面的起伏情況、村莊的間隔距離和飛艇能夠持續(xù)飛行的時間等等。

飛艇飛行的方向應盡量和風向一致，已減小前行的阻力和飛艇轉彎的阻力。因為飛艇遇到的阻力越大越容易使飛艇飛行時偏離設計航線，影響飛行姿態(tài)從而也對航拍精度造成影響；如果飛艇遇到的阻力過大時還容易使飛艇尾翼發(fā)生損壞，造成飛艇無法繼續(xù)飛行。

設計航線時應首先在“模板”一欄里把計算出來的飛行高度、飛行速度填寫上，然后根據(jù)相鄰航線間距確定轉彎半徑。在“沿線”一欄上打上“√”，使飛艇在兩個航點之間水平飛行并按照水平距離間隔進行拍照。在“相機”一欄上打上“√”，使飛艇能夠在空中進行照相。

模板填寫完畢后，在起飛點標志周圍選好1、2、3、4四個航點作為飛艇起飛前狀態(tài)觀察和航行結束后返回艇庫之用。把1號點設置為“制式7”模式，制式時間2000 s，以保證飛艇在測量人員到位之前在起飛場地上空盤旋飛行。把飛艇不需要拍照的地方上空的航點“相機”一欄上的“√”去掉，讓相機在到達指定的航點時才開始拍照，保證拍攝的照片的有效性。

（1）當村莊比較密集時，可以針對密集區(qū)域統(tǒng)一設計航線，然后對不需要飛行的區(qū)域進行航線的精簡和優(yōu)化設計。移動不需要測量區(qū)域上方的航點，縮短航線長度，提高飛行效率。在航點移動過程中，相鄰航線間的間距可能發(fā)生變化，對此一定要及時進行檢查調整，使航線間距恢復為設計的航線間距。

（2）當村莊分布比較分散時，應該逐個對村莊進行航線設置，以減少飛行的距離，提高飛行的效率。當對分散的村莊進行航線設計時，一定要仔細檢查確定飛艇到達某個航點時是否應該拍照，以免造成相片的缺少或影響相片拼接時有效照片的數(shù)量。

在航線設計中，航線的長度要比村莊需要測量的實際位置延長200～300 m，因為如果航線長度按照實際測量范圍設計的話，飛艇在還未飛到范圍線時就已經(jīng)開始轉彎，造成村莊范圍的減小，從而引起地物的丟漏。

對測區(qū)內(nèi)海拔相差較大的村莊要及時調整飛行高度，以保證整體數(shù)據(jù)解算時高度的一致性。

6 航線的檢查

將設計好的航線的點的坐標經(jīng)整理后通過“*.kml”文件導入Google地球，把航線的絕對高度設為你在航線中所設置的行高，這樣就可以檢查出航線是不是在要求的村莊上面以及是不是有海拔較高的山峰等對航線有阻擋。這樣就可以保證飛行的正確性和安全性。

7 體會

無人飛艇技術在農(nóng)村宅基地調查工作中，大大提高了工作效率，為按時完成調查工作提供了有力保障。

航線設計在整個無人飛艇低空攝影測量工作中是最為關鍵的一部分，只有充分考慮到各種影響飛行質量和測量精度的因素并在航線設計過程中消除或減小各種不利因素的影響，才能保證測繪質量、提高工作效率。

參考文獻

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