差分系統(tǒng)在無人機(jī)測量1∶2000地形圖中的應(yīng)用

錢正宇

【摘? 要】無人機(jī)在進(jìn)行測繪工作期間需要針對像控點問題和高程精度問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮⒖迹源藖硖嵘罘窒到y(tǒng)在無人機(jī)測量1：2000地形圖中的應(yīng)用效果。本文基于此針對差分系統(tǒng)在無人機(jī)測量1：2000地形圖中的應(yīng)用展開研究，首先闡述了測區(qū)及設(shè)備概況進(jìn)行簡要介紹，其次闡述了差分設(shè)備的安裝及地面基準(zhǔn)站的架設(shè)，最后提出了項目施測及成果精度對比。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī);像控點;差分系統(tǒng);航空攝影測量

引言

相比較傳統(tǒng)所使用的衛(wèi)星遙感攝影技術(shù)，現(xiàn)階段新興起的無人機(jī)攝影測量技術(shù)在工期、分辨率和機(jī)動性等方面都具有較高的優(yōu)勢，而其余載人航空攝影測量相互比較則在成本和安全性方面具備較高的優(yōu)勢。本文以DM150C型號的無人機(jī)作為研究對象，測繪區(qū)域為新疆某區(qū)域的風(fēng)電場，測繪項目則為1：2000，以此展開研究并應(yīng)用差分系統(tǒng)來進(jìn)行成圖精度和像控點數(shù)量影響的對比分析。

1.測區(qū)及設(shè)備概況

（1）測區(qū)概況。本項目所測量的區(qū)域是新疆維吾爾自治區(qū)北部，被測量區(qū)域的總面積參數(shù)為45km2，海拔高度參數(shù)870～970m，地形種類為荒漠沙地，地形情況相對較為開闊，具有良好的日光照射條件，對航測工作的負(fù)面因素較少，被測量區(qū)域內(nèi)的山丘縱橫，因此對車輛行駛造成嚴(yán)重影響，進(jìn)行像控點布設(shè)的難度較高。

（2）航攝布設(shè)及設(shè)備參數(shù)。被測量區(qū)域的范圍面積較大，因此落差值較小，按照發(fā)布的低空數(shù)字航空攝影規(guī)范，明確設(shè)置相關(guān)的航測參數(shù)：航向重疊75%，地面分辨率12cm，旁向重疊50%，航飛海拔1800.00m，攝影基線124m，本次航攝應(yīng)用設(shè)備的具體參數(shù)如表1所示。

2.差分設(shè)備的安裝地面基準(zhǔn)站的架設(shè)

CNSS所使用的空中三角測量理論體系則需要通過安裝在航攝飛機(jī)，利用GNSS接收機(jī)能夠?qū)NSS衛(wèi)星信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚頇z測，通過航空攝影技術(shù)能夠利用自身的脈沖能夠?qū)NSS載波相關(guān)的測量動態(tài)定位技術(shù)所具備的離線數(shù)據(jù)能夠有效管理內(nèi)部的三維坐標(biāo)，將其內(nèi)部所測試的最終觀測數(shù)值添加到攝影測量區(qū)域內(nèi)部來進(jìn)行平差測繪，通過構(gòu)建一致的數(shù)學(xué)模型來明確地面目標(biāo)點位和相片方位元素，最終能夠針對質(zhì)量問題展開相關(guān)的評定，無人機(jī)的差分系統(tǒng)囊括了機(jī)載高頻輕型接收機(jī)、地面基準(zhǔn)站和天線，具體工作原理如圖1所示。

（1）機(jī)載差分設(shè)備安裝。機(jī)載差分系統(tǒng)在安裝方面比較容易，但是安裝的位置需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)查，要確保直接接收器能夠順利接收到信號，避免安裝工藝出錯所引發(fā)的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象發(fā)生，因此需要注意如下幾方面：

首先，要將差分天線設(shè)備安裝在遠(yuǎn)離無人機(jī)的區(qū)域;其次，要將差分天線安裝在攝像機(jī)的正上方，確保最終記錄的空間位置與航攝儀之間的位置相鄰;再次，差分天線不可安裝在機(jī)身過于抖動的位置，防止過度振動對數(shù)據(jù)傳輸鏈造成嚴(yán)重的負(fù)面影響;最后CNSS定位是通過衛(wèi)星技術(shù)實現(xiàn)，因此需要安裝在適合無人機(jī)工作的地方。

（2）差分基準(zhǔn)站架設(shè)。首先，基準(zhǔn)站需要安裝在視野較為廣闊的地點，要確保改地點坐標(biāo)系與像控點坐標(biāo)系之間相同，保證曝光點線坐標(biāo)與地面測量系統(tǒng)之間的尺寸基準(zhǔn)度相同。

其次，基準(zhǔn)站應(yīng)當(dāng)設(shè)置開機(jī)時間為機(jī)載差分的10min以上，關(guān)機(jī)時間需要比機(jī)載設(shè)備晚10min。

最后，充足的數(shù)據(jù)能夠有助于對未知數(shù)的計算，因此基準(zhǔn)站在靜態(tài)數(shù)據(jù)采樣頻率設(shè)置方面應(yīng)當(dāng)設(shè)置為1Hz。

3.項目施測及成果精度對比

（1）裝載差分設(shè)備前后像控點布設(shè)。①差分設(shè)備布設(shè)準(zhǔn)備階段。在該階段設(shè)備需要針對區(qū)域網(wǎng)的像控點進(jìn)行有序布設(shè)，要確保航線兩旁和中央的平高點設(shè)置有效的控制點，相鄰控制點的跨度基線需要設(shè)置為7條以上，區(qū)域網(wǎng)采用加密的平差區(qū)域設(shè)置，最外圍區(qū)域需要設(shè)置大量的像控點來實現(xiàn)對行社區(qū)與的聯(lián)系，一共設(shè)置了114個像控點。②裝載差分設(shè)備之后。需要針對設(shè)備的隔行帶問題進(jìn)行重新加密，將原本布設(shè)方案當(dāng)中的像控點數(shù)量進(jìn)行一定的精簡，本文在試驗期間將其精簡到了58個。

（2）差分系統(tǒng)精度。應(yīng)用差分系統(tǒng)能夠?qū)骄€范圍內(nèi)部的查分?jǐn)?shù)據(jù)情況進(jìn)行精準(zhǔn)度方面的試驗，實驗結(jié)果的除CNSS系統(tǒng)的解始設(shè)置為固定解，因此CNSS在差分航跡點方面存在著較高的連續(xù)性，最終定位的精度小于3cm。

（3）縮減像控點前后精度分析。在實際作業(yè)期間應(yīng)用CNSS系統(tǒng)的動態(tài)RTK技術(shù)能夠針對檢查點進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用到立體像對定位精度方面進(jìn)行檢查之后能夠得出航攝的最終數(shù)據(jù)，像控點能夠?qū)馐▍^(qū)內(nèi)部的區(qū)域進(jìn)行解算，要確保機(jī)載差分CNSS數(shù)據(jù)能夠充當(dāng)觀測值進(jìn)行觀測，具體平差精度的檢查結(jié)果如表2所示。

4.結(jié)語

本文通過研究結(jié)果得出了無人機(jī)差分設(shè)備的改進(jìn)工作，通過精度對比和實際測量對比等方式進(jìn)行對比，對比結(jié)果得出在同樣地形1：2000測繪當(dāng)中應(yīng)用無人機(jī)差分系統(tǒng)能夠在保證地形圖高程和平面精度的基礎(chǔ)上降低49%的像控點數(shù)量，以此降低對現(xiàn)場設(shè)備投入的資金成本，減少項目的施工工期，具有顯著的像控工作效果。

參考文獻(xiàn)

[1]石碩.UAV航攝系統(tǒng)在水電工程大比例尺地形圖測量中的應(yīng)用[J].中國水能及電氣化，2020（01）：26-30.