无人飞艇技术在农村宅基地测量中的航线设计

无人飞艇技术在农村宅基地测量中的航线设计摘要:利用低空无人驾驶飞艇对农村宅基地进行低空摄影测量,对航线设计前的准备工作、航线设计时需要考虑的因素及设计方法和航线正确性的检查进行了探讨和阐述。

关键词:无人飞艇农村宅基地测量航线设计

无人飞艇技术在数字城市建设的低空摄影测量中的应用越来越广泛,在保证测量精度的同时大大提高了工作效率。在目前全国农村宅基地调查工作时间紧、任务重的情况下,我院尝试利用无人飞艇技术来进行农村宅基地的低空摄影测量工作。农村宅基地测量不同于数字城市测量,主要是它的测量范围较为分散,因此对飞行线路的设计要求更高。

1 项目概况

测区位于临沂市河东区北部,包括汤头镇、八湖镇和相公镇3个乡镇。项目要求对乡镇内除建制镇范围以外的所有村庄进行低空摄影测量。

2 项目前期准备

2.1 资料收集

收集测区范围内乡镇影像图、建制镇范围线和村庄范围线。

2.2 场地选取

尽量在测区中间地带选择废弃的厂房和开阔平坦的空地,用于飞艇的存放和起飞降落。

3 获取航飞底图

打开Google地球,在上面找到起飞场地做上黄色标志。根据已收集到的测区范围资料,用黄色方框把需要测量的村庄在图上标出。在测区范围外围明显的地方选取7、8、9三个点,做上黄色标志。把图像调整到合适的视图角度和大小后,用截图软件截取,命名为xianggongzhen.jpg。如图1所示

记录图上7、8、9三个点的经度和纬度值。

打开“UP30地面监控站”,点“工具—地图标配—打开图片”,打开“xianggongzhen.jpg”,然后点“度分秒”,分别输入7、8、9三个点的经度和纬度并在图上点击对应位置,最后保存配置为“xianggongzhen.jpg.tab”。“xianggongzhen.jpg.tab”文件就是我们进行航线设计时所需要的航飞底图,记住在保存的文件名里一定不能有汉字,否则会造成文件无法保存。

4 获取航飞参数

根据相机参数和测量精度要求,计算飞艇的飞行参数,包括飞行高度、飞行速度、相邻航线间距和等距曝光间距。经过计算后得出:飞行高度240 m,飞行速度15 m/s,相邻航线间距140 m,等距曝光距离62 m。

5 航线设计

航线的设计需要考虑当地的风向、一个架次内测区地面的起伏情况、村庄的间隔距离和飞艇能够持续飞行的时间等等。

飞艇飞行的方向应尽量和风向一致,已减小前行的阻力和飞艇转弯的阻力。因为飞艇遇到的阻力越大越容易使飞艇飞行时偏离设计航线,影响飞行姿态从而也对航拍精度造成影响;如果飞艇遇到的阻力过大时还容易使飞艇尾翼发生损坏,造成飞艇无法继续飞行。

设计航线时应首先在“模板”一栏里把计算出来的飞行高度、飞行速度填写上,然后根据相邻航线间距确定转弯半径。在“沿线”一栏上打上“√”,使飞艇在两个航点之间水平飞行并按照水平距离间隔进行拍照。在”相机”一栏上打上“√”,使飞艇能够在空中进行照相。

模板填写完毕后,在起飞点标志周围选好1、2、3、4四个航点作为飞艇起飞前状态观察和航行结束后返回艇库之用。把1号点设置为

“制式7”模式,制式时间2000 s,以保证飞艇在测量人员到位之前在起飞场地上空盘旋飞行。把飞艇不需要拍照的地方上空的航点“相机”一栏上的“√”去掉,让相机在到达指定的航点时才开始拍照,保证拍摄的照片的有效性。

(1)当村庄比较密集时,可以针对密集区域统一设计航线,然后对不需要飞行的区域进行航线的精简和优化设计。移动不需要测量区域上方的航点,缩短航线长度,提高飞行效率。在航点移动过程中,相邻航线间的间距可能发生变化,对此一定要及时进行检查调整,使航线间距恢复为设计的航线间距。

(2)当村庄分布比较分散时,应该逐个对村庄进行航线设置,以减少飞行的距离,提高飞行的效率。当对分散的村庄进行航线设计时,一定要仔细检查确定飞艇到达某个航点时是否应该拍照,以免造成相片的缺少或影响相片拼接时有效照片的数量。

在航线设计中,航线的长度要比村庄需要测量的实际位置延长200～300 m,因为如果航线长度按照实际测量范围设计的话,飞艇在还未飞到范围线时就已经开始转弯,造成村庄范围的减小,从而引起地物的丢漏。

对测区内海拔相差较大的村庄要及时调整飞行高度,以保证整体数据解算时高度的一致性。

6 航线的检查

将设计好的航线的点的坐标经整理后通过“*.kml”文件导入Google地球,把航线的绝对高度设为你在航线中所设置的行高,这样就可以检查出航线是不是在要求的村庄上面以及是不是有海拔较高的山峰等对航线有阻挡。这样就可以保证飞行的正确性和安全性。

7 体会

无人飞艇技术在农村宅基地调查工作中,大大提高了工作效率,为按时完成调查工作提供了有力保障。

航线设计在整个无人飞艇低空摄影测量工作中是最为关键的一部分,只有充分考虑到各种影响飞行质量和测量精度的因素并在航线设计过程中消除或减小各种不利因素的影响,才能保证测绘质量、提高工作效率。

参考文献

[1]张祖勋.数字摄影测量学［M］.武汉:武汉测绘科技大学出版社.

[2]GB/T 7930-2008 1∶500,1∶1000,1∶2000地形图航空摄影测量内业规范[S].

[3]GB/T 7931-2008 1∶500,1∶1000,1∶2000地形图航空摄影测量外业规范[S].

[4]CH/Z 3004-2010低空数字航空摄影测量外业规范[S].

[5]CH/Z 3003-2010低空数字航空摄影测量内业规范[S].