无人机航摄系统大比例尺测图试验分析

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1、18测绘通报2011年第7期文章编号:0494-0911(2011)07-0018-03中图分类号:P23文献标识码:B无人机航摄系统大比例尺测图试验分析12王志豪，刘萍(1．深圳市勘察测绘院有限公司，广东深圳518028;2．中国科学院深圳先进技术研究院，广东深圳518055)AnalysisofLarge-scaleMappingExperimentUsingUAVAerophotographicSystemWANGZhihao，LIUPing摘要:以大比例尺(1∶1000、1∶500)地形图测图为目的，采用中型固定翼无人机平台，搭载非量测型民用数码相机，于和田某

2、区域设立飞行试验场进行航摄试验。在试验场布设大量精确定位的人工地标，对非量测型传感器进行检校标定，对无人机航摄系统获取的航摄影像平面精度及测高精度进行评估，并对系统的改进提出建议。关键词:固定翼无人机;大比例尺测图;相机检校;测高精度CCD数码相机，以及地面站、远程无线通信装置、地一、引言面数据处理系统等辅助设施。无人飞行器航空摄影系统由于使用成本低、影1．无人机飞行平台像分辨率高、机动快速响应等优点，可作为低空遥由于固定翼无人机具有低成本，可实现低速平感数据快速获取的有效途径。而传统无人机并非稳飞行等优点，本研究采用固定翼无人机平台。平为航空遥感而设计，因此没有考虑

3、到遥感飞行的特台主要采用重量轻、强度大的玻璃钢和碳纤维复合殊性。此外，无人飞行器所搭载的非量测型相机存材料加工而成，机长为2．15m，翼展为3．1m，最大［1］在较大的光学畸变，不能直接用于测绘生产。因起飞重量为20kg，起飞速度为70km/h，任务仓尺寸此，低空无人机航摄系统面临着工作效能与测量精为600mm×280mm×200mm，任务载荷为6kg，飞度两方面的问题。行速度为100～110km/h，飞行高度≤4km，续航时本研究自行设计并实现了一套中型固定翼无间为3h，控制半径为≤20km。人机摄影测量系统，为了验证该自主低空航摄系统2．飞行控制系统的测量精度，设

4、计试验于和田某区域进行实际航飞飞行控制系统用于飞行控制与任务设备管理，作业，布设一个具有大量地面控制点的飞行试验由自驾仪、姿态陀螺、GPS定位装置、无线电遥控系场，采用无人机搭载非量测型数码相机进行摄影作统等组成，可实现飞机姿态、航高、速度、航向的控业，然后对航飞数据通过区域网空中三角测量的自制及各个参数的传输以便于地面人员实时掌握飞检法来计算全部系统误差对像点位置坐标的综合机和遥感设备的飞行情况。机上采用的GPS接收改正值，从而确定内方位元素和物镜的光学畸变板为普通单频无差分GPS，导航精度约在±5m以值，实现相机的高精度标定，并将标定结果用于测内，控制方式有人工遥

5、控和自主飞行两种。绘产品生产，以此来对无人机航空摄影测量系统在3．遥感设备小区域大比例尺地形图立体测绘中所能达到的精此次试验搭载的遥感设备为135画幅单反相机度水平进行评估和验证。及广角定焦镜头，镜头标称焦距28mm;CMOS传感器尺寸:36mm×24mm，最大像素:6048像素×4032二、航摄系统组成像素;CMOS传感器像点尺寸:5．95μm。飞行过程本检校试验采用的航摄系统组成部分有:固定中采取飞控系统控制快门定点曝光，将对焦环固定翼无人机飞行平台、飞行控制系统和非量测型面阵在无穷远处锁定相机的内方位元素，并采用固定光收稿日期:2011-01-04作者简介:王志

6、豪(1978—)，男，河南新乡人，工程师，研究方向为工程测量。2011年第7期王志豪，等:无人机航摄系统大比例尺测图试验分析19圈以保证统一物镜畸变参数。各畸变参数等，作为附加参数引入光束法区域网平差。本文所采用附加参数光束法平差的系统畸变三、地面检校场的建立［2］数学模型为2422为保证无人机飞行试验的安全性，该检校场选Δx=xrk1+xrk2+(2x+r)p1+2p2xy+b1x+b2yü址于和田某荒漠地区，地理位置为80．2°E，36．97°N，Δy=yr2k+yr4k+2pxy+(2y2+r2)pï1212ï所选检校场总面积约为3km2，区域内地形高差约ïx=

7、x－x0ý90m。该区域地貌类型比较单一，地表无明显人工ïy=y－y0建筑及自然植被。为了便于辨识及保证定位精度，ïï22r=槡x+yþ制作50个90cm×90cm的人工控制点标志，按照(1)300m间距均匀布设10×4个人工地标作为平高控制点，另设10个人工地标作为检查点。此外，在检式中，(x，y)是像点在像平面坐标系中的坐标;k1、k2校场选取某处地面纹理密集区域测出14个点的坐是径向畸变参数;p1、p2是偏心(切向)畸变参数;b1标位置作为检查点，以便后期验证精度使用。检校是像素的非正方形比例因子;b2是CCD阵列排列的非正交性畸变参数。场地面