摘 要：近年來(lái)機(jī)載POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)發(fā)展迅速，在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，現(xiàn)介紹機(jī)載POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)應(yīng)用，進(jìn)行航攝測(cè)量作業(yè)的基本技術(shù)流程與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：POS系統(tǒng)；無(wú)人機(jī)；攝影測(cè)量

引言

最近幾年，工程建設(shè)日漸增多，地表形態(tài)變化頻繁，對(duì)于工程設(shè)計(jì)、建設(shè)單位而言能快速獲取作業(yè)地區(qū)地理空間數(shù)據(jù)顯得尤為迫切。低空數(shù)字航空攝影是快速獲取、更新地理空間數(shù)據(jù)的重要技術(shù)手段，對(duì)空間信息的獲取與更新起著重要作用。隨著機(jī)載POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)迅猛發(fā)展，其在低空航攝測(cè)量方面表現(xiàn)出非常廣闊的應(yīng)用前景。

POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)，成為低空航攝測(cè)量新平臺(tái)被引入測(cè)繪行業(yè)，加上大像素?cái)?shù)碼相機(jī)的不斷更新引入，使得工程設(shè)計(jì)、建設(shè)單位能夠快速獲取更加清晰的全彩色數(shù)字底圖，數(shù)字地面模型。POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)有成本低廉、操作方便、使用靈活等特點(diǎn)，已成為衛(wèi)星遙感和有人機(jī)遙感的重要補(bǔ)充手段。本文主要論述POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)的性能與特點(diǎn)以及利用其實(shí)施的低空航攝測(cè)量實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐論證了該系統(tǒng)的適用性。

1 機(jī)載POS系統(tǒng)概述

機(jī)載POS系統(tǒng)是基于全球定位系統(tǒng)（GPS）和慣性測(cè)量裝置（IMU）的直接測(cè)定影像外方位元素的現(xiàn)代航空攝影導(dǎo)航系統(tǒng)，可用于在無(wú)地面控制或僅有少量地面控制點(diǎn)的情況下的航空遙感對(duì)地面進(jìn)行數(shù)字正射影像、數(shù)字地面模型獲取。

2 機(jī)載POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)組成

機(jī)載POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)包括：空中攝影系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3個(gè)主要部分[1]。其中，空中攝影系統(tǒng)主要包括固定翼無(wú)人機(jī)、機(jī)載POS系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)；地面控制系統(tǒng)主要包括無(wú)人機(jī)地面控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要包括航線設(shè)計(jì)、質(zhì)量因素檢查與控制和數(shù)據(jù)后處理軟件。

本文論述的機(jī)載POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)是基于固定翼飛行平臺(tái)的現(xiàn)代化城鎮(zhèn)空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，機(jī)重3.7kg，機(jī)長(zhǎng)1.07m，翼展1.9m，無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，巡航速度60km/h，升限海拔6000m，續(xù)航1.5h，智能電池供電；采用模具化設(shè)計(jì)，攜帶方便。該系統(tǒng)具備定位、定姿、飛行速度和飛行高度精確控制與數(shù)據(jù)記錄功能，采用了以導(dǎo)航為基礎(chǔ)的自動(dòng)駕駛儀，搭載的傳感器是全畫(huà)幅數(shù)字單反相機(jī)、配備姿態(tài)穩(wěn)定平臺(tái)、可快速獲取真彩色數(shù)字影像。該系統(tǒng)的航攝質(zhì)量所達(dá)到的控制指標(biāo)如下：

（1）航向重疊度：55%-80%可調(diào)，最大可設(shè)置為80%，重疊度平均差： 4%。

（2）旁向重疊度：35%-65%可調(diào)，最大可設(shè)置為65%，重疊度平均差：4%。

（3）橫滾、俯仰角：1.5°；旋偏角：3°。

（4）航攝高度穩(wěn)定能力：5m。

（5）航線偏差：3m。

（6）1km航線彎曲度：0.5%。

3 航攝作業(yè)流程POS固定翼無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的基本工作流程

基本工作流程：資料準(zhǔn)備，技術(shù)設(shè)計(jì)，外業(yè)控制測(cè)量，航空攝影，空中三角測(cè)量，創(chuàng)建立體模型，立體測(cè)量，正射影像微分糾正，地面模型編輯制做，矢量地圖編輯制作，質(zhì)量檢查，成果提交。

4 試驗(yàn)及結(jié)論

試驗(yàn)區(qū)面積約4，地形平坦，有居民區(qū)、工廠、道路等地物。選擇的相機(jī)為SONYDSC2型數(shù)字相機(jī)，像元為4.5um，地面分辨率0.04m，鏡頭焦距35mm，設(shè)計(jì)10條航線，每條航線43個(gè)曝光點(diǎn)，相對(duì)航高為600m。航攝區(qū)域如圖1所示，航線分布如圖2所示。

影像的自由空三加密采用的是無(wú)人機(jī)公司隨機(jī)商業(yè)軟件，通過(guò)空三軟件進(jìn)行智能控制點(diǎn)量測(cè)以及一鍵匹配和空三解算、直接輸出數(shù)字正射影像（DOM）、數(shù)字表面模型（DSM）、數(shù)字線劃圖采用CASS數(shù)字成圖軟件。通過(guò)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集與編輯，其數(shù)字正射影像成果（DOM）如圖3所示；數(shù)字地面模型成果（DSM）如圖4所示；數(shù)字線劃圖（DLG）可在CASS軟件中進(jìn)行編輯制作。在鑲嵌接邊過(guò)程中無(wú)地物扭曲變形、線性地物錯(cuò)位等情況，在數(shù)字線劃圖上對(duì)野外實(shí)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了精度檢測(cè)，平面中誤差為0.06m，高程中誤差0.11m，滿足GB/T23236-2009《數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量空中三角測(cè)量規(guī)范》規(guī)定的1/500空三精度[2]。

本次機(jī)載POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)的航測(cè)實(shí)踐結(jié)果完全滿足小區(qū)域大比例地形圖精度要求，同時(shí)也論證了本系統(tǒng)航攝測(cè)量作業(yè)的可行性。

機(jī)載POS系統(tǒng)固定翼無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)總結(jié)，具有成本低廉、操作方便、使用靈活等特點(diǎn)，有抗6級(jí)風(fēng)能力，適用于小區(qū)域數(shù)字正攝影像、數(shù)字地面模型的獲取。

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作者簡(jiǎn)介：張恒（1978-），男，遼寧錦州人，工程師，本科，主要從事測(cè)繪工程工作。