無人機和CORS系統(tǒng)在大比例尺測繪中的研究與應(yīng)用

【摘 要】介紹無人機航攝技術(shù)的特點，根據(jù)具體的項目，詳細(xì)介紹ebee-RTK無人機的作業(yè)流程，分析ebee-RTK無人機的影像精度，并探討ebee-RTK無人機航攝技術(shù)能否滿足大比例尺測圖的精度要求。

【關(guān)鍵詞】無人機；CORS；ebee-RTK；大比例尺

1.引言

無人機就是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，不但能完成有人駕駛飛機執(zhí)行的任務(wù)，更適用于有人飛機不宜執(zhí)行的任務(wù)，憑借其分辨率高、作業(yè)效率高、周期短、輕便靈活、成圖直觀、精確等特點，在地籍測量、土地利用變更調(diào)查和核查、土地執(zhí)法檢查、地質(zhì)災(zāi)害檢測等方面應(yīng)用越來越廣泛。探究無人機的飛行精度及其在1：2000地形圖制作中的應(yīng)用，在實際生產(chǎn)中，具有一定的價值。又由于很多城市都已建立了CORS系統(tǒng)，如何使無人機與當(dāng)?shù)谻ORS建立實時通訊，免去地面像控點的布設(shè)，節(jié)省大量的外業(yè)時間，最大程度地提升作業(yè)效率，保證飛行精度，也是值得研究和探討的。

2.ebee-RTK無人機

2.1 ebee-RTK無人機的主要特點

（1）重量輕巧，模塊化設(shè)定，機翼可拆卸，沖擊力低，安全性高；

（2）電力推進，無人機配置可充電式鋰聚合物電池，容量比同樣大小的鋰離子電池高出一倍，避免了鋰離子電池高溫下容易爆炸的安全問題，并且無污染、低噪音；

（3）自主的起飛與降落，可感覺實地情況設(shè)定的起飛和降落區(qū)域，降落方式可選擇直線型降落和旋轉(zhuǎn)型降落兩種方式；

（4）智能化的飛行管理軟件emotion2，可自動規(guī)劃飛行路線，設(shè)定影像重疊率、相機拍攝時間間隔、分辨率GSD等，并自動計算所需飛行時間。

（5）測量級測繪無人機，精度較高；

（6）通過地面電臺將基準(zhǔn)站改正訊號上傳至eBee RTK，飛行過程中及時計算RTK坐標(biāo)；

（7）內(nèi)置高性能GNSS接收機，高絕對精度取代地面控制點（GCP）的布設(shè)。

2.2 ebee-RTK無人機的軟硬件

硬件及功能：

eBee自動飛行裝置包括下列部件：

①中央體：eBee的核心部分，包括飛行裝置中的所有電子裝置、執(zhí)行以及聯(lián)絡(luò)硬件裝置。

②機翼：eBee的一對機翼可拆卸、替換。每一個機翼都有一對翼支柱和一對夾片，用來支撐中央體。

③副翼：增加空氣動力穩(wěn)定性，控制eBee的飛行。

④伺服連接裝置：通過伺服連接裝置連接中央體中的伺服電動機以及副翼。l 螺旋槳：飛行時用來產(chǎn)生推力。

⑤相機：內(nèi)置16兆像素的相機，用于航拍圖像。

軟件及功能：

ebee-RTK無人機的軟件包括emotion2和postflight-3D兩種軟件。

①emotion2 軟件

Emotion2軟件操作性簡單，具有極強的智能型，可進行任意的航線設(shè)計、起飛區(qū)域和降落區(qū)域的任意選擇，在野外無人機飛行過程中，可進行實時地飛機飛行姿態(tài)、安全狀況的監(jiān)控，并對飛行數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。

②postflght3D軟件

Postflight3D軟件為無人機飛行數(shù)據(jù)的后處理軟件，在完成相機的自檢校、特征點匹配、空三加密、生成三維點云的基礎(chǔ)上，可快速獲得具有地理坐標(biāo)的正射影像圖和創(chuàng)建三維模型圖。

3.ebee-RTK無人機的作業(yè)流程

ebee-RTK的作業(yè)流程包括前期準(zhǔn)備：根據(jù)項目地形實際情況，現(xiàn)場勘查是否存在過高建筑物或高山，以此設(shè)計飛行高度；尋找符合無人機起飛和降落的起飛區(qū)域和降落區(qū)域，保障無人機的飛行安全；布設(shè)飛行區(qū)域內(nèi)的像控點，服務(wù)于后期的數(shù)據(jù)處理及科研對比等工作。借助emotion2軟件對相關(guān)區(qū)域的衛(wèi)星影像圖進行下載，為后續(xù)的航線規(guī)劃提供直觀資料；數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集階段需對飛行參數(shù)進行設(shè)置，包括相機參數(shù)、飛行高度、地面分辨率、飛行安全區(qū)域等，根據(jù)事先選定的起飛和降落區(qū)域、飛行規(guī)劃航線進行逐架次的數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)處理和成果輸出：數(shù)據(jù)處理階段對飛行記錄參數(shù)、飛行拍攝相片進行預(yù)處理和后處理，生成高精度的正射影像圖、數(shù)字地面模型；具體流程如下圖1所示：

4.項目運用

在某項目中，利用無人機對某村實施了范圍20多平方公里的無人機航攝任務(wù)。此次飛行完成了ebee-RTK無人機模式下共計11個架次的航攝飛行，獲取了11個架次的飛行數(shù)據(jù)，并利用當(dāng)?shù)谻ORS站，布設(shè)了五個相片控制點，結(jié)合當(dāng)?shù)匾延械牟糠謪^(qū)域的1：500地形圖數(shù)據(jù)，完成了該任務(wù)的全部數(shù)據(jù)的采集工作。并按照圖2所示對數(shù)據(jù)進行了處理和成果輸出。

5.精度分析比較

根據(jù)飛行的地形特征，本次數(shù)據(jù)處理主要是截取影像的東、西、南、北、中五個特征區(qū)域的顯著點、顯著道路面、顯著房屋面，與實測相對應(yīng)區(qū)域的1：500地形圖進行精度對比。統(tǒng)計表格如下：

根據(jù)表1可知，ebee-RTK無人機的精度與1：500地形圖點位精度相差不大，最大點位誤差為0.79m，最小的點位誤差為0.47米，點位中誤差為0.52m，說明ebee-RTK無人機的絕對定位精度較高，滿足1：2000地形圖點位中誤差1m的要求。

6.結(jié)論

ebee-RTK無人機的飛行精度較高，點位精度小于0.8m，可滿足1：2000地形圖中的精度要求。 ebee-RTK無人機分辨率高、作業(yè)效率高、周期短、輕便靈活、成圖直觀、精確等特點，以及在點云生成圖上直接量測點高程，并計算部分區(qū)域的面積、體積等功能，使其應(yīng)用范圍十分廣泛，不僅能在一定程度上幫助完成1：2000甚至更大比例尺測圖外，還可以進行地籍測量、土地利用變更調(diào)查和核查、土地執(zhí)法檢查、地質(zhì)災(zāi)害檢測等方面。隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，以及諸多高新技術(shù)的興起，相信以后更多技術(shù)的融合，會更加有利于今后高精度地形圖的測量，無人機依然會發(fā)揮著不可或缺的作用。

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作者簡介：阮懷婷，女，1989.4.20，廣東省陽江市，測繪工程，助理工程師。endprint