關(guān)于EBEE RTK無(wú)人機(jī)在大比例尺地形圖測(cè)繪中的研究與應(yīng)用

陳立春

摘要：本文通過(guò)使用最新發(fā)布的EBEE RTK無(wú)人機(jī)航飛攝影，使用隨機(jī)配套軟件Postflight Terra 3D進(jìn)行空三解算，然后用使航天遠(yuǎn)景公司生產(chǎn)的MapMatrix專業(yè)航測(cè)采集軟件對(duì)其空三加密成果恢復(fù)立體模型進(jìn)行DLG采集，再與實(shí)地采集的野外特征點(diǎn)進(jìn)行精度比對(duì)，從而論證用此無(wú)人機(jī)可以滿足1：500航測(cè)成圖精度要求。

關(guān)鍵詞：EBEE RTK無(wú)人機(jī)；航測(cè)；Postflight Terra 3D；空三；MapMatrix

1.引言

無(wú)人機(jī)是用于地形測(cè)繪的新興技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的有人機(jī)搭載航攝儀航拍作業(yè)的航攝方式，無(wú)人機(jī)飛行測(cè)繪具有成本低、反應(yīng)迅速、適應(yīng)不同測(cè)區(qū)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是衛(wèi)星遙感與有人機(jī)航空遙感的有力補(bǔ)充，在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用。但是由于目前市面上大多數(shù)無(wú)人機(jī)存在飛行姿態(tài)不穩(wěn)定，旋偏角過(guò)大、排列不整齊、需要大量野外像片控制點(diǎn)，還有就是存在后處理軟件不夠成熟，導(dǎo)致在高精度要求的大比例航測(cè)成圖項(xiàng)目中較少實(shí)際應(yīng)用，另外其需要較為專業(yè)的操控手及機(jī)修維護(hù)團(tuán)隊(duì)也在一定程度上限制了無(wú)人機(jī)的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展。瑞士SenseFly公司出品的EBEE RTK為全自動(dòng)的測(cè)量級(jí)測(cè)繪無(wú)人機(jī)。其含有內(nèi)置的GNSS接收器，可以通過(guò)eMotion 2飛行控制軟件從大多數(shù)主流的基站接受指令，在不需要地面控制點(diǎn)的情況下保證圖像的高位置精度，使用配套軟件Postflight Terra 3D進(jìn)行空三加密后導(dǎo)入MapMatrix，進(jìn)行航測(cè)內(nèi)業(yè)DLG采集，用此DLG與實(shí)地采集的野外特征點(diǎn)進(jìn)行精度對(duì)比統(tǒng)計(jì)，與現(xiàn)行航測(cè)規(guī)范比對(duì)，從而完成EBEE RTK是否可應(yīng)用于大比例尺航測(cè)成圖的論證。

2.無(wú)人機(jī)低空航空攝影

eMotion 2為EBEE RTK隨機(jī)的飛行控制軟件，通過(guò)簡(jiǎn)單的拖放操作，可指定所要飛行的區(qū)域，并規(guī)劃飛行路線，并可以非常方便的設(shè)定航線及旁向重疊度、大地分解度、飛行范圍及起飛點(diǎn)、盤旋點(diǎn)等參數(shù)，由于EBEE RTK集成度較高，其焦距已被eMotion 2軟件識(shí)別，使用中只需要輸入想要獲取的大地分解度就可以自動(dòng)計(jì)算出航飛高度，例如本次輸入所需的大地分解度為5cm，軟件自動(dòng)計(jì)算出航飛高度為WGS-84下的大地高143m。

EBEE RTK提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、虛擬參考站、后期處理這三種工作方式，本次我們采用虛擬參考站的方法，配置無(wú)人機(jī)的eMotion軟件輸下福建省CORS中心提供的網(wǎng)絡(luò)帳號(hào)與密碼以接收VRS/Ntrip指令數(shù)據(jù)，創(chuàng)造一個(gè)虛擬的基站位置，然后通過(guò)eMotion軟件與地面調(diào)制解調(diào)器發(fā)送指令數(shù)據(jù)至無(wú)人機(jī)。在做好各種配置及飛行檢查后，把EBEE RTK 前后搖晃3 下以上，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，等待指示燈綠色閃爍時(shí)，向前一步，輕推eBee，即可起飛航拍，在航拍過(guò)程中為全程自動(dòng)化，正常情況不需要人工干預(yù)，預(yù)設(shè)的航拍任務(wù)結(jié)束后飛機(jī)自動(dòng)飛回原先的起飛點(diǎn)。我們只需要做到復(fù)制好飛機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)與航片即可。

3.空三加密

postflight Treea 3D是一款專業(yè)的攝影測(cè)量軟件，可以在臺(tái)式電腦或手提電腦上運(yùn)行，在讀取EBEE RTK的飛機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)與航片后，在輸出坐標(biāo)系中輸入已知的WGS-84坐標(biāo)系與目標(biāo)平面直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)，本地處理中勾選初步處理中的高精度處理、空三加密，在選項(xiàng)中勾選處理未畸變影像選項(xiàng)，點(diǎn)擊開始就進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行模式。自動(dòng)運(yùn)行完成后軟件彈出質(zhì)量報(bào)告。質(zhì)量報(bào)告主要檢查區(qū)域網(wǎng)空三誤差與相機(jī)自檢校誤差。

區(qū)域網(wǎng)空三誤差如下圖，Mean reprojection error就是空三中誤差，以像素為單位。相機(jī)傳感器上的像素大小通常為6微米（μm），不同相機(jī)可能不一樣。換算成物理長(zhǎng)度單位就是0.166577*6μm。

相機(jī)自檢校誤差的上下兩個(gè)參數(shù)不能相差太大，R1、R2、R3三個(gè)參數(shù)不能大于1，否則可能出現(xiàn)嚴(yán)重扭曲現(xiàn)象。

4.立體采集

在MapMatrix中添加處理畸變后影像后，根據(jù)calibrated internal camera parameters.cam文件新建相機(jī)文件，打開引入外方位元素窗口，引入alibrated external_cam era_parameters.txt中的影像外方位元素。

采用實(shí)時(shí)核線的方式進(jìn)行構(gòu)建立體模型并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行常規(guī)立體測(cè)圖采集。

5.精度比對(duì)統(tǒng)計(jì)

由于本次項(xiàng)目為測(cè)試EBEE RTK無(wú)人機(jī)的采集及空三加密精度，所以未進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪修正及內(nèi)業(yè)編輯。野外檢查點(diǎn)選擇點(diǎn)位清晰不易混淆的位置，如測(cè)房屋則選擇房檐的最處沿。所有檢測(cè)點(diǎn)均同時(shí)兼顧平面與高程的檢測(cè)。全測(cè)區(qū)共0.34平方公里，共均勻檢測(cè)130個(gè)野外控制檢查點(diǎn)，將其與采集的DLG線劃圖比對(duì)。平差中誤差為0.045m，高程中誤差為0.11m，參考GGB-T 18315-2001《數(shù)字地形圖系列和基本要求》中的1：500～1：2000地形圖平面精度中誤差在平地、丘陵地不大于圖上0.6mm，山地、高山地不太平圖上0.8mm。高程注記點(diǎn)中誤差在平地丘陵地不大于0.4m的要求，本次使用EBEE RTK小飛機(jī)航測(cè)成圖項(xiàng)目完全符合1：500地形圖精度要求。考慮本次項(xiàng)目未進(jìn)行房檐改正，如假設(shè)房檐改正的誤差統(tǒng)一為0.1m，同樣也完全滿足1：500地形圖精度要求。

6.總結(jié)

EBEE RTK利用其可實(shí)時(shí)定位的功能及其專業(yè)的定制配套軟件進(jìn)行大比例尺地形圖測(cè)量時(shí)具有反應(yīng)速度快、易于移動(dòng)轉(zhuǎn)場(chǎng)、大量減少野外像片控制點(diǎn)的布設(shè)測(cè)量的工作量，操作簡(jiǎn)單便利、精度完全滿足1：500地形圖要求。適用于小面積測(cè)區(qū)的快速成圖，可作為衛(wèi)星遙感、有人機(jī)入空攝影等地理空間信息獲取技術(shù)的有效補(bǔ)充。