无人机和CORS系统在大比例尺测绘中的研究与应用

【摘 要】介绍无人机航摄技术的特点，根据具体的项目，详细介绍ebee-RTK无人机的作业流程，分析ebee-RTK无人机的影像精度，并探讨ebee-RTK无人机航摄技术能否满足大比例尺测图的精度要求。

【关键词】无人机；CORS；ebee-RTK；大比例尺

1.引言

无人机就是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，不但能完成有人驾驶飞机执行的任务，更适用于有人飞机不宜执行的任务，凭借其分辨率高、作业效率高、周期短、轻便灵活、成图直观、精确等特点，在地籍测量、土地利用变更调查和核查、土地执法检查、地质灾害检测等方面应用越来越广泛。探究无人机的飞行精度及其在1：2000地形图制作中的应用，在实际生产中，具有一定的价值。又由于很多城市都已建立了CORS系统，如何使无人机与当地CORS建立实时通讯，免去地面像控点的布设，节省大量的外业时间，最大程度地提升作业效率，保证飞行精度，也是值得研究和探讨的。

2.ebee-RTK无人机

2.1 ebee-RTK无人机的主要特点

（1）重量轻巧，模块化设定，机翼可拆卸，冲击力低，安全性高；

（2）电力推进，无人机配置可充电式锂聚合物电池，容量比同样大小的锂离子电池高出一倍，避免了锂离子电池高温下容易爆炸的安全问题，并且无污染、低噪音；

（3）自主的起飞与降落，可感觉实地情况设定的起飞和降落區域，降落方式可选择直线型降落和旋转型降落两种方式；

（4）智能化的飞行管理软件emotion2，可自动规划飞行路线，设定影像重叠率、相机拍摄时间间隔、分辨率GSD等，并自动计算所需飞行时间。

（5）测量级测绘无人机，精度较高；

（6）通过地面电台将基准站改正讯号上传至eBee RTK，飞行过程中及时计算RTK坐标；

（7）内置高性能GNSS接收机，高绝对精度取代地面控制点（GCP）的布设。

2.2 ebee-RTK无人机的软硬件

硬件及功能：

eBee自动飞行装置包括下列部件：

①中央体：eBee的核心部分，包括飞行装置中的所有电子装置、执行以及联络硬件装置。

②机翼：eBee的一对机翼可拆卸、替换。每一个机翼都有一对翼支柱和一对夹片，用来支撑中央体。

③副翼：增加空气动力稳定性，控制eBee的飞行。

④伺服连接装置：通过伺服连接装置连接中央体中的伺服电动机以及副翼。l 螺旋桨：飞行时用来产生推力。

⑤相机：内置16兆像素的相机，用于航拍图像。

软件及功能：

ebee-RTK无人机的软件包括emotion2和postflight-3D两种软件。

①emotion2 软件

Emotion2软件操作性简单，具有极强的智能型，可进行任意的航线设计、起飞区域和降落区域的任意选择，在野外无人机飞行过程中，可进行实时地飞机飞行姿态、安全状况的监控，并对飞行数据进行预处理。

②postflght3D软件

Postflight3D软件为无人机飞行数据的后处理软件，在完成相机的自检校、特征点匹配、空三加密、生成三维点云的基础上，可快速获得具有地理坐标的正射影像图和创建三维模型图。

3.ebee-RTK无人机的作业流程

ebee-RTK的作业流程包括前期准备：根据项目地形实际情况，现场勘查是否存在过高建筑物或高山，以此设计飞行高度；寻找符合无人机起飞和降落的起飞区域和降落区域，保障无人机的飞行安全；布设飞行区域内的像控点，服务于后期的数据处理及科研对比等工作。借助emotion2软件对相关区域的卫星影像图进行下载，为后续的航线规划提供直观资料；数据采集：数据采集阶段需对飞行参数进行设置，包括相机参数、飞行高度、地面分辨率、飞行安全区域等，根据事先选定的起飞和降落区域、飞行规划航线进行逐架次的数据采集；数据处理和成果输出：数据处理阶段对飞行记录参数、飞行拍摄相片进行预处理和后处理，生成高精度的正射影像图、数字地面模型；具体流程如下图1所示：

4.项目运用

在某项目中，利用无人机对某村实施了范围20多平方公里的无人机航摄任务。此次飞行完成了ebee-RTK无人机模式下共计11个架次的航摄飞行，获取了11个架次的飞行数据，并利用当地CORS站，布设了五个相片控制点，结合当地已有的部分区域的1：500地形图数据，完成了该任务的全部数据的采集工作。并按照图2所示对数据进行了处理和成果输出。

5.精度分析比较

根据飞行的地形特征，本次数据处理主要是截取影像的东、西、南、北、中五个特征区域的显著点、显著道路面、显著房屋面，与实测相对应区域的1：500地形图进行精度对比。统计表格如下：

根据表1可知，ebee-RTK无人机的精度与1：500地形图点位精度相差不大，最大点位误差为0.79m，最小的点位误差为0.47米，点位中误差为0.52m，说明ebee-RTK无人机的绝对定位精度较高，满足1：2000地形图点位中误差1m的要求。

6.结论

ebee-RTK无人机的飞行精度较高，点位精度小于0.8m，可满足1：2000地形图中的精度要求。 ebee-RTK无人机分辨率高、作业效率高、周期短、轻便灵活、成图直观、精确等特点，以及在点云生成图上直接量测点高程，并计算部分区域的面积、体积等功能，使其应用范围十分广泛，不仅能在一定程度上帮助完成1：2000甚至更大比例尺测图外，还可以进行地籍测量、土地利用变更调查和核查、土地执法检查、地质灾害检测等方面。随着无人机技术的不断发展，以及诸多高新技术的兴起，相信以后更多技术的融合，会更加有利于今后高精度地形图的测量，无人机依然会发挥着不可或缺的作用。

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作者简介：阮怀婷，女，1989.4.20，广东省阳江市，测绘工程，助理工程师。endprint