無人機(jī)航測技術(shù)的蓬勃發(fā)展給測繪行業(yè)帶來了革命性的變化。無人機(jī)以其機(jī)動、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，在面積較小的大比例尺地形測量任務(wù)中，可輕松獲取測區(qū)的影像數(shù)據(jù)，既能減輕外業(yè)輕勞動強(qiáng)度，又能提高作業(yè)效率和成果精度。但對于某些作業(yè)人員無法到達(dá)的區(qū)域，或利用RTK無法采集到符合精度的像控點(diǎn)坐標(biāo)的區(qū)域，布設(shè)采集像控點(diǎn)就成為航飛作業(yè)中的難點(diǎn)問題。
UX5HP是在上一代無人機(jī)———UX5無人機(jī)的基礎(chǔ)上，推出的無人機(jī)航測飛行系統(tǒng)，可以不布設(shè)像控點(diǎn)或布設(shè)極少量控制點(diǎn)就能圓滿完成測區(qū)的飛行任務(wù)，從而將大量的野外工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)，降低了外業(yè)作業(yè)難度。
本文即利用UX5HP無人機(jī)對某采礦沉陷區(qū)域進(jìn)行低空地形測繪展開討論。
UX5HP介紹
UX5HP配置性能強(qiáng)勁的TrimbleGNSS接收機(jī)和高分辨率相機(jī)，并具有PPK(后處理差分)功能?？梢栽跊]有地面控制點(diǎn)的情況下，生產(chǎn)具有高精度的影像數(shù)據(jù)，減少了作業(yè)時間，簡化了作業(yè)流程。其中操控系統(tǒng)TrimbleAccess設(shè)置可提前進(jìn)入飛行模擬，可輸入多個地圖圖層，設(shè)置飛行邊界，在單次飛行中覆蓋非連續(xù)的區(qū)域，可以設(shè)置不規(guī)則形狀的飛行區(qū)域和不同的飛行高度，可以在飛行中設(shè)置多個起飛和降落點(diǎn)。所有采集數(shù)據(jù)導(dǎo)入到TrimbleBusinessCenter進(jìn)行后續(xù)處理。
PPK作業(yè)原理
GPSPPK是一種基于載波相位測量的后處理差定位技術(shù)，能夠在后處理情況下獲得厘米級的平面和高程定位結(jié)果。PPK作業(yè)模式利用同步觀測的一臺基準(zhǔn)站接收機(jī)和至少一臺流動接收機(jī)對衛(wèi)星的載波相位進(jìn)行觀測；事后在計算機(jī)中利用GPS處理軟件進(jìn)行線性組合，形成虛擬的載波相位觀測量值確定接收機(jī)之間達(dá)到厘米級的相對位置；最后進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到流動站在地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。采用PPK模式作業(yè)要注意高程方面需要以區(qū)域大地水準(zhǔn)面模型為基礎(chǔ)，并且高程精度受區(qū)域似大地水準(zhǔn)面模型精度的限制。
應(yīng)用實例
1.飛行概況
以陽泉礦區(qū)某采礦沉陷區(qū)低空無人機(jī)航空測量為例,測區(qū)地處山區(qū)，地勢起伏較大，植被覆蓋較多。航攝面積約為23.7平方千米，設(shè)計南北方向航線56條，相機(jī)鏡頭焦距15mm，像元尺寸4.8um，飛行10架次，共拍攝有效像片為822張；設(shè)計地面分辨率為0.2m，航高為500m，航向重疊度為80%，旁向重疊度為80%，飛機(jī)起降場地選于緊靠航攝區(qū)域的無障礙平坦耕地。
2.數(shù)據(jù)采集
無人機(jī)飛行過程也是影像、飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)的采集過程。采用PPK技術(shù)，地面無需布設(shè)像控點(diǎn)，無人機(jī)航飛時僅需在地面已知點(diǎn)架設(shè)GPS基準(zhǔn)站，將其設(shè)置為與無人機(jī)機(jī)載GPS同步采集數(shù)據(jù)。為了保證無人機(jī)航攝精度及通信正常，每架次飛行區(qū)域最遠(yuǎn)處與基準(zhǔn)站間距離均小于5km。
操控人員根據(jù)航攝任務(wù)需求設(shè)計好航線并上傳至飛控系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計航線控制無人機(jī)飛行，并按照機(jī)載相機(jī)傳感器曝光速度，實時同步記錄曝光時刻的GPS數(shù)據(jù)及飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)。航線飛行完成后將已采集的影像及實時飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)等下載到地面監(jiān)控計算機(jī)。
3.數(shù)據(jù)處理
后期數(shù)據(jù)處理軟件采用TBC和攝影測量處理軟件Inpho無人機(jī)處理系統(tǒng)UASmaster。首先將基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)數(shù)據(jù)和所有飛行參數(shù)導(dǎo)入TBC，進(jìn)行基線處理，獲得飛機(jī)在飛行中曝光時刻的定位數(shù)據(jù)；然后在UASmaster中，根據(jù)項目需求設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，自動化處理后生成DSM、DEM、DOM和點(diǎn)云數(shù)據(jù)成果。
4.精度評價
作業(yè)人員在測區(qū)利用GPSRTK結(jié)合全站儀設(shè)備采集166個特征點(diǎn)并進(jìn)行了檢核。平面檢核點(diǎn)的點(diǎn)位選取在較為明顯易于判斷的地點(diǎn)，如橋頭、河堤角、平頂房的房角、無遮擋的院子的墻角等；高程檢核點(diǎn)一般選在硬化道路街道中心道路交叉口、平坦的耕地內(nèi)水井等獨(dú)立地物。
通過坐標(biāo)比較可知，開闊平坦明顯的地物點(diǎn)測量精度精度較好，而有密集居民地和植被覆蓋地方的平高精度較差，有待于下一步通過改變航高提高地面分辨率來改善測量精度。
此次航攝成果平面位置能夠滿足1:2000地形圖精度，高程在平坦地區(qū)、無遮擋地區(qū)精度較好，且能滿足本次地形測圖需求，而在森林覆蓋、遮擋陰影區(qū)，以及高樓密集地帶精度較差，需要以傳統(tǒng)測量方法進(jìn)行補(bǔ)測。
使用UX5HP無人機(jī)，結(jié)合PPK作業(yè)技術(shù)，使得免像控點(diǎn)布設(shè)完成影像采集成為可能，解決了在困難地形布設(shè)像控點(diǎn)的難題，提高了野外作業(yè)率；同時也減少了由于人為因素布設(shè)像控點(diǎn)不均勻等影響精度的問題，保證了無人機(jī)飛行質(zhì)量及后期數(shù)據(jù)處理的良好效果。尤其是在某些應(yīng)急測繪作業(yè)中，該方法更是突出了其高度靈活機(jī)動的特點(diǎn)。但是，在森林覆蓋、遮擋陰影區(qū)，以及高樓密集等地帶高程精度較差，需要以傳統(tǒng)測量的方法予以補(bǔ)正。
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