低空无人机航摄系统在煤田普查1-2000地形图测绘中应用探究

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1、低空无人机航摄系统在煤田普查1:2000地形图测绘中应用探究摘要：低空无人机航摄系统作为一项空间数据获取的重要手段，凭借其自身机动灵活、高效快速、成本低廉的优势，目前在国家基本比例尺地形图测绘、空间数据库建设、地理信息数据快速获取等方面已起到越来越重要的作用。研究无人机航摄系统在煤田地质普查地形图测绘中的应用，并通过外业实测点位数据对不同地形地貌、地形精度进行检查。结果表明，无人机航摄系统可以高效、快速地完成煤田普查1:2000地形图测绘任务，在“短、平、快”的生产项目中凸显出极大优势［1］。关键词：无人机航摄系统；煤田普查；1:2000地形图测绘中途分类号：P217参考文献：

2、A一、引言煤田普查即发现煤田和概略评价煤炭资源的地质工作，一般是在区域地质调查或煤田预测的基础上进行的煤田地质工作。近年来，随着国家能源战略的加速推进，煤田地质工程越来越呈现出范围广、地形复杂、工期紧的特点，对测绘也提出了更高的要求。传统的人工测量模式存在作业周期长、人力投入大、成本高等问题，甚至会出现困难地区无法施测，无法满足高难度、快节奏测量生产的需要。因此，借助新技术、新工艺来满足煤田普查项目任务重、时间短、质量高的需要显得极为迫切。现有的卫星遥感技术虽然能够获取大区域的空间地理信息，但受回归周期、轨道高度、气象等因素的影响，遥感数据分辨率和时相难以保证。常规航空摄影技术

3、因受空域协调、起降场地选取、天气等因素的影响较大，缺乏机动快速能力，同时成本较高，灵活及精细度不足，无法及时有效地满足小范围高分辨率数据快速获取。而作为传统航空摄影测量补充手段的低空无人机摄影技术，凭借其自身机动灵活、快速高效、困难地区探测的航片获取技术，以及精准的后处理技术，大大降低了作业成本和生产周期[2-3],在''短、平、快”的测绘项目中具有明显优势。论文依托甘肃煤田地质局委托项目，甘肃煤田地质局综合普查队于2012年对甘肃省景泰县某煤矿测绘1：2000数字化地形图，测区面积约30km2o二、无人机系统简介低空无人(unmannedaerialvehicle,UAV)机

4、航摄系统[4]是一种集无人驾驶飞行器、遥感及GPS导航定位等技术于一体建立起来的高机动性、低成本和小型化、专用化的遥感系统。无人机航摄系统主要包括无人机飞行平台、飞行控制系统和非量测型面阵CCD数码相机，以及地面站、远程无线装置、地面数据处理系统等辅助设施。无人机飞行平台无人机飞行平台主要包含固定翼无人机、旋翼轻型无人机和无人飞艇。由于固定翼无人机具有低成本，可实现低速平稳飞行等优点，本研究采用固定翼无人机平台，该平台主要参数见表lo表1无人机飞行平台主要参数飞行控制系统飞行控制系统用于飞行控制及任务设备管理，自由驾驶仪、姿态陀螺、GPS定位装置、无线遥控系统组成，可实现飞行姿

5、态、航高、速度、航向的控制及各个参数的传输，以便地面人员实时掌控飞行情况。本研究中使用LT-150型无人机飞控导航系统。摄影传感器本研究搭载传感器为Cannon5DMarkII,检校结果（像幅5616*3744像素，像素大小：6.41um）,主点X0,相机检校参数见表2。表2相机检校参数地面控制系统地面控制系统的功能包括：航摄前期主要有测区查询、航线设计及参数设置；飞行阶段实时显示飞行参数，辅助飞控人员进行飞行；后期统计输出导航文件、影像飞行质量快速检查等。三、低空无人机航摄系统在煤田普查1:2000地形图测绘中的应用该煤田普查区地势由西南向东北逐渐降低，海拔高程1620〜18

6、50m,相对高差230m；测区西北部地面坡度在6°〜25°，地形类别为山地，其他大部分地面坡度在2。以下，地形类别为平地，根据测区自然地理、气候和交通等情况，测区作业困难级别划为II级。因按设计要求，需40个工作日内提供勘查区30km2的1:2000地形图，为保证工期与质量，决定采用无人机航摄技术，技术流程如图2所示。1.无人机航摄数据获取(1)测区相关资料收集在飞行设计之前对测区概况进行了解收集相关资料，如测区GPS控制点坐标、交通路线图等。(2)飞行设计根据工程项目的成图要求及测区边界情况，本次飞行共设计2架次，航高750米，第一架次11条航带，共911张航片；第二架次9条

7、航带，共1037张航片；测区航线总长178km,航片总数1948张，余片为287张。航线敷设情况如下图3所示。图2•无人机航测技术流程图3航线敷设情况(1)数据采集将规划好的航线载入飞行控制系统，地面控制子系统按照规划航线控制无人机飞行，飞控系统则按预设的航线和拍摄方式控制相机进行拍摄。本次飞行共获取影像1948张，采用人工选取同名点的方法计算相邻像片的重叠度和旋偏角，利用飞控数据和导航数据来检查航线弯曲度、同一航线的航高差等参数，像片有效范围在航向上超出成图范围的基线均在两条以上，摄区旁向