探析UX5無人機(jī)在地形測量中的應(yīng)用

雷金宇

（廣西星漢測繪科技有限公司 廣西南寧 530000）

無人機(jī)作為先進(jìn)的空中平臺，它在不同建設(shè)活動(dòng)中表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。從測繪領(lǐng)域角度講，尤其是大比例尺測繪，單純采用人工進(jìn)行測量往往無法滿足要求，而采用無人機(jī)來測繪能有效彌補(bǔ)這一缺陷，尤其是專門用于航測遙感領(lǐng)域的UX5型無人機(jī)，能有效提高地質(zhì)測量工作效率與準(zhǔn)確性，在野外航測、數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用等方面均具有十分重要的作用和意義。

1 項(xiàng)目介紹

某水庫工程位于當(dāng)?shù)厮档母闪?，所在地區(qū)地形地勢較為復(fù)雜，以溫帶季風(fēng)型氣候?yàn)橹饕獨(dú)夂蝾愋?，四季分明且日照十分充足。本?xiàng)目的主要任務(wù)在于對水庫實(shí)施航測，通過航測獲取地形圖與正射影像，航測開始前，水庫的庫容基本完全清空，河床測繪因此變得較為方便。為保證測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)際選取的測繪區(qū)，其面積應(yīng)略大于要求。為保證航測順利完成，并使航測結(jié)果足夠精準(zhǔn)，本項(xiàng)目采用無人機(jī)完成航測任務(wù)，無人機(jī)型號為UX5。現(xiàn)圍繞本項(xiàng)目實(shí)際情況，對其地形測量過程中UX5型無人機(jī)具體應(yīng)用作如下深入分析。

2 航測過程

在實(shí)地開展航測作業(yè)前，需要對項(xiàng)目實(shí)施綜合規(guī)劃，測區(qū)以山地為主，高大建筑或構(gòu)筑物相對較少，這種情況下，無人機(jī)的起飛及降落難度偏大。航測應(yīng)選在天氣情況較好時(shí)進(jìn)行，風(fēng)力不宜過大，且具有較高的能見度[1]。

2.1 任務(wù)文件的制作

打開“谷歌地球”，框選比要求略大的范圍，然后將線框?qū)С?，同時(shí)導(dǎo)入到AmerialImaging當(dāng)中對谷歌離線地圖進(jìn)行下載。最后根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際要求，于AmerialImaging當(dāng)中對航測飛行區(qū)域進(jìn)行添加。

2.2 飛行航測

根據(jù)實(shí)地考察結(jié)果，將無人機(jī)起降點(diǎn)選在沖擊平地。無人機(jī)起飛前，做好設(shè)備檢查，當(dāng)電池電量充足、各組成部分均正常運(yùn)行時(shí)，開始起飛。以飛行區(qū)的面積為依據(jù)，結(jié)合航測結(jié)果要求與續(xù)航方面的問題，在本次航測過程中，把整個(gè)測區(qū)分成三個(gè)分區(qū)，飛行高度500m，分辨率15.23cm，對于旁向與航向重疊率，均確定為80%。飛行開始前，在測區(qū)中設(shè)置標(biāo)靶，各分區(qū)分別需要布置5個(gè)像控點(diǎn)[2]。

10：05開始第一次飛行，此時(shí)天氣情況較好，有很高的能見度，沒有高大建筑與樹木，也無障礙物。將無人機(jī)相機(jī)的曝光值確定為1/2500s，經(jīng)檢查，照片情況正常，其f值取4.5，并將ISO設(shè)置呈AUTO。若無人機(jī)失聯(lián)，則可在1500s后返航，這樣能避免由于信號短暫斷開而立即返航，保證航測工作效率。在第一次飛行中，共涉及五個(gè)像控點(diǎn)和11個(gè)航條，各像控點(diǎn)的坐標(biāo)列于表1。將標(biāo)靶設(shè)置好后，正式進(jìn)行航測。當(dāng)完成對無人機(jī)的檢查，并確認(rèn)合格后，將其放飛。以周圍環(huán)境情況為依據(jù)，采用緩沖式降落方式，本次飛行持續(xù)32min，完成航測任務(wù)后順利收回。

表1 第一次飛行各像控點(diǎn)坐標(biāo)

第二次飛行的起降點(diǎn)和第一次飛行相同，天氣情況也相仿。飛行開始時(shí)間為11：16，由于該測區(qū)形狀狹長，而且地形較不平坦，所以標(biāo)靶鋪設(shè)耗費(fèi)較長時(shí)間，航測必須在完成標(biāo)靶的鋪設(shè)后進(jìn)行。因正值午時(shí)，故光線十分充足，可不對相機(jī)參數(shù)做任何修改，同樣失聯(lián)后的返時(shí)間也保持不變。本次飛行中各像控點(diǎn)的坐標(biāo)列于表2，航測持續(xù)29min。

表2 第二次飛行各像控點(diǎn)坐標(biāo)

第三次飛行的時(shí)間為13：30，所有參數(shù)均保持不變，本次飛行中各像控點(diǎn)的坐標(biāo)列于表3，航測持續(xù)28m。

表3 第三次飛行各像控點(diǎn)坐標(biāo)

因SD卡容量有限，所以每次返航后都要將SD卡中的數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)當(dāng)中，并利用調(diào)制解調(diào)器將無人機(jī)的飛行日志導(dǎo)入至飛行手簿[3]。在飛行完成后，將無人機(jī)收好，清理現(xiàn)場的垃圾雜物，對飛行設(shè)備進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否齊備，最后將標(biāo)靶回收[4]。

3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

先將三次飛行航測所得POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入至文件夾，然后將Amerial－Imaging打開，用鼠標(biāo)選定航測項(xiàng)目后單擊左鍵，從彈出的窗口中選擇具體照片，將其存放至命名為“水庫”的文件夾當(dāng)中，單擊導(dǎo)出并確認(rèn)。利用GPS對控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行測定，并到處相應(yīng)的.CSV文件，其中，Y表示北坐標(biāo)、X表示東坐標(biāo)、Z表示高程值[5]。

3.2 處理過程

打開USAmaster進(jìn)行項(xiàng)目新建，同時(shí)將水庫數(shù)據(jù)導(dǎo)入至該項(xiàng)目中，操作人員以實(shí)際人員為依據(jù)進(jìn)行命名，用于表示水庫工程地形測量。按照項(xiàng)目具體要求，采用wgs84坐標(biāo)系與1985高程系。對相機(jī)的ID進(jìn)行添加，記作a，品牌編號選擇“Trimble UX5 A5100”；然后選擇框幅的形式，于框幅相片中進(jìn)行影像文件的導(dǎo)入，使地形高度變成地形高均值，之后在標(biāo)識提取過程中選擇相應(yīng)的片段，待合并完成后，點(diǎn)擊確認(rèn)。

打開GNSS/IMU并進(jìn)入，選取之前已經(jīng)生成好的文件，由第二行開始進(jìn)行導(dǎo)入。根據(jù)相互之間的對應(yīng)關(guān)系對列域格式進(jìn)行分配，將使用片段標(biāo)識并提取好。在GIS系統(tǒng)中確定坐標(biāo)系，并在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)當(dāng)中確定航空旋轉(zhuǎn)具體順序，再將標(biāo)準(zhǔn)差選擇成默認(rèn)情況即可[6]。

在“航條”上單擊生成，待航條生成之后對文件進(jìn)行保存，該文件的格式為.prj，最后把項(xiàng)目保存至命名為水庫的文件夾當(dāng)中。打開USAmaster找到并單擊地理參照對連接點(diǎn)進(jìn)行提取，然后實(shí)施刺點(diǎn)操作，在刺點(diǎn)過程中，預(yù)測點(diǎn)和實(shí)際相連點(diǎn)總數(shù)必須完全一致，如果發(fā)現(xiàn)標(biāo)靶被障礙物遮擋，則此點(diǎn)應(yīng)作廢。完成刺點(diǎn)操作后開始平差，最后即可生成正射影片。

4 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，對無人機(jī)野外航測作業(yè)進(jìn)行深入分析，包括飛行前的準(zhǔn)備工作、航測操作與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)分析處理，展現(xiàn)采用此類無人機(jī)開展航測作業(yè)的優(yōu)勢特點(diǎn)。此次僅是對該無人機(jī)在項(xiàng)目地形測量中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究，與三維模型相比，二維模型的可視化程度相對較低，在將來的測繪工作領(lǐng)域?qū)⒅饾u被三維模型取代，為實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)提供更多便利。同時(shí)，在這一過程中，無人機(jī)將成為重要工具，發(fā)揮出重要價(jià)值與作用。