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天狼星无人机系统在黄河地形中的试验与分析

时间:2018-2-1 20:00:32编辑:无人机之家来源:互联网栏目:国土资源点击数(0)已有0人评论 加入收藏

  摘要:无人机低空航摄技术已逐渐成为航摄数据获取的重要手段,研究适用于黄河特殊地形的无人机航摄技术具有重要意义。利用天狼星无人机在黄河开封赵口地区的试验飞行数据,本文在影像数据后处理过程中对有无像控点参与影像处理的数据精度和有像控点参与影像处理的情况下的控制网内外数据精度分别进行了分析,并得出了一些有益的结论,为天狼星无人机应用于黄河地形提供了有力的理论支撑。

  1、引言

  利用无人驾驶的低空航摄平台进行航摄作业是现阶段航摄的发展趋势之一。无人机航摄系统具有运行成本低、执行任务灵活性高等优点,已成为航摄数据获取的重要工具。黄河地形具有带状性、复杂性,流域广、岸线长等特点,及时获取河道地形,获取河道摆动变化刻不容缓。因此,掌握适用于黄河地形的无人机航测技术具有重要意义。

  本次试验采用德国天狼星无人机,飞机上载有姿态仪、GPS接收机、自架仪等设备,姿态仪用于测量像机曝光时像片的姿态,GPS接收机用于和地面基站进行实时差分获得像机曝光时的精确位置,自架仪用于无人机按设定航线自动飞行。航测区域位于黄河开封段赵口区域,面积1.81平方公里。飞行时间为2015年7月2日。该区域地形较为平坦,交通方便。飞机起降场地选择测区内紧临GPS基站的农民花生地及无通车的路上。

  2、飞行器及像机检校参数

  (1)天狼星无人机属轻型固定翼无人机,其参数如表1

  表1天狼星无人机参数

  (2)天狼星无人机机载像机检校参数(像幅45923448,像素大小3.76742um)如表2

  表2像机检校参数

  3、设定试验区域飞行航线

  根据测区范围形状,考虑成图比例尺1:1000,设定无人机飞行相对航高371m,地面分辨率10cm。设定15条航线,航向重叠率75%,旁向重叠率65%,共188张照片。其航线图如图(1)

  图(1)航线图

  4、像控点及检查点布控

  (1)天狼星无人机获得一般是比较准确的POS数据,在后续数据处理中没有已知点参与运算也能达到比较高的精度,但为了进行比较研究我们布设一定量的控制点参与运算,并用检查点进行检查,进而获得有用信息。

  (2)布设像控点和检查点采用GPS-RTK方式,选用已有的基础控制点成果基础上,直接得到像控点的三维坐标。

  (3)像控点应选刺在棱角分明的地物上,刺点片要求反差适中,像控点5个,检查点6个。

  5、项目实施

  其流程图如图(2)

  图(2)项目实施流程图

  6、数据处理方案设计

  为了总结出高精度的适合黄河地形的无人机航摄技术,进行数据后处理时我们分别进行了两种处理方式a:像控点数据参与航摄照片数据的后处理中;b:没有像控点参与的数据后处理。我们设计两种数据比较方案。如图(3)、(4)

  图(3)像控点参与影像的数据后处理

  图(4)无像控点参与影像的数据后处理

  方案一、将处理方式a中检查点数据和处理方式b中检查点数据进行精度比对。如表3

  表3方案一检查点对比表

  方案二、将处理方式a中控制网内的检查点和控制网外的检查点进行精度比对。如表4

  表4方案二检查点对比表

  7、总结

  通过表3、表4的试验结果我们可以总结如下:

  (1)、利用天狼星无人机航摄技术得到数据处理结果,其理论精度和实际精度相吻合,这一结果表明,我们利用这一试验区验证无人机航空摄影测量进行精度比对是完全合适的,且内业得到的像点观测值是完全可靠的。这从理论上保证了数据处理中区域网平差的高可靠性和高精度可能性。

  (2)外业航飞、内业资料检查和补拍可以同时在测区进行,加快了航测内外业一体化的进程,无人机航摄与摄影测量技术的相结合,对于解决小区域、大比例尺的成图问题和促进摄影测量单位的作业方式转变,具有非常广阔的应用前景。

  (3)通过对表3的分析,我们可以看出在精确POS数据参与数据后处理的情况下如果有部分控制点参与无人机航摄照片数据后处理能显著提高航测精度,(X方向提高(0.034-0.02)0.034=41.2%; Z方向提高(0.081-0.064)/0.081=21.0%)

  (4)通过对表4的分析,我们可以看出在有控制点参与的数据后处理的数据精度中控制网内的精度明显高于控制网外的精度。

  (5)、根据我国现行的《1:500 1:1000 1:2000外业数字测图技术规程GB14912-2005》中对1:500比例尺地形图平地检查点不符值的规定:平面精度不大于0.15m,高程精度不大于0.17m。利用无人机航空摄影测量的处理精度完全可以满足其精度要求。因此,针对黄河地形,在利用天狼星无人机航摄时,对于地形相对平坦地区的大比例尺无人机测图任务为了提高作业效率可以考虑不做像控点。

  参考文献:

  [1]李团好.IMU/GPS辅助航空摄影测量误差源与定位精度分析研究[D].河南理工大学.2011.

  [2]邹勇平.POS辅助航空摄影测量应用方法研究与误差分析[D].西安电子科技大学.2010.

  [3]李学友.IMU/DGPS辅助航空摄影测量原理、方法及实践[D].解放军信息工程大学.2005.

  [4]王之卓.摄影测量原理[M].2007.武汉大学出版社.

  作者简介:王俊雷(1988-),男,河南驻马店人,硕士,工程师,主要从事摄影测量生产与数据应用管理工作。

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