摘要：無人機(jī)低空航攝技術(shù)已逐漸成為航攝數(shù)據(jù)獲取的重要手段，研究適用于黃河特殊地形的無人機(jī)航攝技術(shù)具有重要意義。利用天狼星無人機(jī)在黃河開封趙口地區(qū)的試驗(yàn)飛行數(shù)據(jù)，本文在影像數(shù)據(jù)后處理過程中對(duì)有無像控點(diǎn)參與影像處理的數(shù)據(jù)精度和有像控點(diǎn)參與影像處理的情況下的控制網(wǎng)內(nèi)外數(shù)據(jù)精度分別進(jìn)行了分析，并得出了一些有益的結(jié)論，為天狼星無人機(jī)應(yīng)用于黃河地形提供了有力的理論支撐。

　　1、引言

　　利用無人駕駛的低空航攝平臺(tái)進(jìn)行航攝作業(yè)是現(xiàn)階段航攝的發(fā)展趨勢(shì)之一。無人機(jī)航攝系統(tǒng)具有運(yùn)行成本低、執(zhí)行任務(wù)靈活性高等優(yōu)點(diǎn)，已成為航攝數(shù)據(jù)獲取的重要工具。黃河地形具有帶狀性、復(fù)雜性，流域廣、岸線長等特點(diǎn)，及時(shí)獲取河道地形，獲取河道擺動(dòng)變化刻不容緩。因此，掌握適用于黃河地形的無人機(jī)航測(cè)技術(shù)具有重要意義。

　　本次試驗(yàn)采用德國天狼星無人機(jī)，飛機(jī)上載有姿態(tài)儀、GPS接收機(jī)、自架儀等設(shè)備，姿態(tài)儀用于測(cè)量像機(jī)曝光時(shí)像片的姿態(tài)，GPS接收機(jī)用于和地面基站進(jìn)行實(shí)時(shí)差分獲得像機(jī)曝光時(shí)的精確位置，自架儀用于無人機(jī)按設(shè)定航線自動(dòng)飛行。航測(cè)區(qū)域位于黃河開封段趙口區(qū)域，面積1.81平方公里。飛行時(shí)間為2015年7月2日。該區(qū)域地形較為平坦，交通方便。飛機(jī)起降場地選擇測(cè)區(qū)內(nèi)緊臨GPS基站的農(nóng)民花生地及無通車的路上。

　　2、飛行器及像機(jī)檢校參數(shù)

　　(1)天狼星無人機(jī)屬輕型固定翼無人機(jī)，其參數(shù)如表1

　　表1 天狼星無人機(jī)參數(shù)

　　(2)天狼星無人機(jī)機(jī)載像機(jī)檢校參數(shù)(像幅4592*3448，像素大小3.76742um)如表2

　　表2 像機(jī)檢校參數(shù)

　　3、設(shè)定試驗(yàn)區(qū)域飛行航線

　　根據(jù)測(cè)區(qū)范圍形狀，考慮成圖比例尺1:1000，設(shè)定無人機(jī)飛行相對(duì)航高371m，地面分辨率10cm。設(shè)定15條航線，航向重疊率75%，旁向重疊率65%，共188張照片。其航線圖如圖(1)

　　圖(1)航線圖

　　4、像控點(diǎn)及檢查點(diǎn)布控

　　(1)天狼星無人機(jī)獲得一般是比較準(zhǔn)確的POS數(shù)據(jù)，在后續(xù)數(shù)據(jù)處理中沒有已知點(diǎn)參與運(yùn)算也能達(dá)到比較高的精度，但為了進(jìn)行比較研究我們布設(shè)一定量的控制點(diǎn)參與運(yùn)算，并用檢查點(diǎn)進(jìn)行檢查，進(jìn)而獲得有用信息。

　　(2)布設(shè)像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)采用GPS-RTK方式，選用已有的基礎(chǔ)控制點(diǎn)成果基礎(chǔ)上，直接得到像控點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

　　(3)像控點(diǎn)應(yīng)選刺在棱角分明的地物上，刺點(diǎn)片要求反差適中，像控點(diǎn)5個(gè)，檢查點(diǎn)6個(gè)。

　　5、項(xiàng)目實(shí)施

　　其流程圖如圖(2)

　　圖(2)項(xiàng)目實(shí)施流程圖

　　6、數(shù)據(jù)處理方案設(shè)計(jì)

　　為了總結(jié)出高精度的適合黃河地形的無人機(jī)航攝技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理時(shí)我們分別進(jìn)行了兩種處理方式a：像控點(diǎn)數(shù)據(jù)參與航攝照片數(shù)據(jù)的后處理中;b：沒有像控點(diǎn)參與的數(shù)據(jù)后處理。我們?cè)O(shè)計(jì)兩種數(shù)據(jù)比較方案。如圖(3)、(4)

　　圖(3)像控點(diǎn)參與影像的數(shù)據(jù)后處理

　　圖(4)無像控點(diǎn)參與影像的數(shù)據(jù)后處理

　　方案一、將處理方式a中檢查點(diǎn)數(shù)據(jù)和處理方式b中檢查點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行精度比對(duì)。如表3

表3 方案一檢查點(diǎn)對(duì)比表

　　方案二、將處理方式a中控制網(wǎng)內(nèi)的檢查點(diǎn)和控制網(wǎng)外的檢查點(diǎn)進(jìn)行精度比對(duì)。如表4

表4 方案二檢查點(diǎn)對(duì)比表

　　7、總結(jié)

　　通過表3、表4的試驗(yàn)結(jié)果我們可以總結(jié)如下：

　　(1)、利用天狼星無人機(jī)航攝技術(shù)得到數(shù)據(jù)處理結(jié)果，其理論精度和實(shí)際精度相吻合，這一結(jié)果表明，我們利用這一試驗(yàn)區(qū)驗(yàn)證無人機(jī)航空攝影測(cè)量進(jìn)行精度比對(duì)是完全合適的，且內(nèi)業(yè)得到的像點(diǎn)觀測(cè)值是完全可靠的。這從理論上保證了數(shù)據(jù)處理中區(qū)域網(wǎng)平差的高可靠性和高精度可能性。

　　(2)外業(yè)航飛、內(nèi)業(yè)資料檢查和補(bǔ)拍可以同時(shí)在測(cè)區(qū)進(jìn)行，加快了航測(cè)內(nèi)外業(yè)一體化的進(jìn)程，無人機(jī)航攝與攝影測(cè)量技術(shù)的相結(jié)合，對(duì)于解決小區(qū)域、大比例尺的成圖問題和促進(jìn)攝影測(cè)量單位的作業(yè)方式轉(zhuǎn)變，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

　　(3)通過對(duì)表3的分析，我們可以看出在精確POS數(shù)據(jù)參與數(shù)據(jù)后處理的情況下如果有部分控制點(diǎn)參與無人機(jī)航攝照片數(shù)據(jù)后處理能顯著提高航測(cè)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)通過對(duì)表4的分析，我們可以看出在有控制點(diǎn)參與的數(shù)據(jù)后處理的數(shù)據(jù)精度中控制網(wǎng)內(nèi)的精度明顯高于控制網(wǎng)外的精度。

　　(5)、根據(jù)我國現(xiàn)行的《1：500 1：1000 1：2000外業(yè)數(shù)字測(cè)圖技術(shù)規(guī)程GB14912-2005》中對(duì)1：500比例尺地形圖平地檢查點(diǎn)不符值的規(guī)定：平面精度不大于0.15m，高程精度不大于0.17m。利用無人機(jī)航空攝影測(cè)量的處理精度完全可以滿足其精度要求。因此，針對(duì)黃河地形，在利用天狼星無人機(jī)航攝時(shí)，對(duì)于地形相對(duì)平坦地區(qū)的大比例尺無人機(jī)測(cè)圖任務(wù)為了提高作業(yè)效率可以考慮不做像控點(diǎn)。

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　　作者簡介：王俊雷(1988-)，男，河南駐馬店人，碩士，工程師，主要從事攝影測(cè)量生產(chǎn)與數(shù)據(jù)應(yīng)用管理工作。