大鵬CW-10C無(wú)人機(jī)在棄渣場(chǎng)測(cè)量中的應(yīng)用

肖 垚

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

1 概 況

棄渣場(chǎng)位于東部平原地區(qū)，該項(xiàng)目特點(diǎn)是任務(wù)比較分散，飛行面積大，飛行架次多，區(qū)塊多，測(cè)區(qū)較為復(fù)雜，這些都是此次外業(yè)航測(cè)中需要解決的一些難題，為此利用大鵬CW-1OC無(wú)人機(jī)進(jìn)行航空攝影測(cè)量，為測(cè)區(qū)提供1∶500傾斜攝影圖像和數(shù)字線畫圖(DLG)。

2 大鵬CW-10C無(wú)人機(jī)簡(jiǎn)介

大鵬CW-10C是一款垂直起降的電動(dòng)無(wú)人機(jī)，該無(wú)人機(jī)是成都縱橫自動(dòng)化技術(shù)有限公司在CW-10測(cè)繪無(wú)人機(jī)基礎(chǔ)上推出的一款垂直起降無(wú)人機(jī)，飛機(jī)主要性能參數(shù)如下表：

表1 大鵬CW-10C基本參數(shù)

該飛機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，拆裝無(wú)需工具，可以快速拆解為9個(gè)部分，分別為中段機(jī)翼、左右機(jī)翼、旋翼臂、玻璃鋼天線、機(jī)艙、垂尾、數(shù)傳天線、前拉動(dòng)力裝置。飛機(jī)規(guī)劃好航線可以實(shí)現(xiàn)全自主飛行，可以實(shí)現(xiàn)GPS、RTK定點(diǎn)一鍵起降，定位精度準(zhǔn)確。該飛機(jī)可以搭載多種載荷作業(yè)模塊，根據(jù)生產(chǎn)需要可購(gòu)買五鏡頭傾斜模塊和正攝模塊。該飛機(jī)的突出特點(diǎn)是相對(duì)于彈射傘降無(wú)人機(jī)和手拋傘降無(wú)人機(jī)對(duì)起降場(chǎng)地和空域要求較小，起飛降落都比較安全，可操控性強(qiáng)且續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，能極大提高無(wú)人機(jī)外業(yè)作業(yè)效率[1]。組裝完畢的大鵬CW-10C無(wú)人機(jī)見圖1。

圖1 組裝完畢的大鵬CW-10C無(wú)人機(jī)

3 像控點(diǎn)的布設(shè)

到達(dá)作業(yè)區(qū)后，無(wú)人機(jī)起飛前做前期必要的準(zhǔn)備工作--布設(shè)像控點(diǎn)，像控點(diǎn)布設(shè)材料可以是布料，也可以是涂料油漆，邊長(zhǎng)大小約為1.2m，形狀為直角，使用RTK采點(diǎn)時(shí)應(yīng)采直角內(nèi)角，夏季像控點(diǎn)的顏色盡量布設(shè)成白色，冬天布設(shè)成紅色，以區(qū)別于雪地確保內(nèi)業(yè)人員能夠辨別。像控點(diǎn)相對(duì)于最近基礎(chǔ)控制點(diǎn)的平面位置中誤差≤0.2m，高程中誤差≤0.2m。在測(cè)區(qū)內(nèi)均勻布設(shè)像控點(diǎn)并收集像控點(diǎn)坐標(biāo)及照片后，一切準(zhǔn)備工作就緒后進(jìn)入飛機(jī)飛行環(huán)節(jié)。

4 飛機(jī)的起飛

利用地面站軟件對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行航線規(guī)劃，由于此次飛行要求1∶500傾斜攝影圖像，故地面分辨率5cm，飛行任務(wù)航向重疊率80%，旁向重疊度70%，飛機(jī)相對(duì)地面飛行高度為220m，單次作業(yè)面積2km2，單次作業(yè)時(shí)長(zhǎng)90min左右。設(shè)置好參數(shù)后，對(duì)無(wú)人機(jī)組裝，確保飛機(jī)卡扣鎖緊，相機(jī)安裝正確，儲(chǔ)存卡格式化完畢，在對(duì)飛機(jī)進(jìn)行飛行前檢查后，飛機(jī)進(jìn)入帶飛狀態(tài)，確保周圍環(huán)境安全情況下，飛機(jī)起飛進(jìn)行航拍任務(wù)。

當(dāng)飛機(jī)降落后需將進(jìn)行斷電操作，取下飛機(jī)吊艙中的相機(jī)內(nèi)存卡和飛行照片、機(jī)載POS文件及地面站數(shù)據(jù)文件拷貝到電腦中，用于后期的三維建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件。

5 內(nèi)業(yè)處理流程

外業(yè)無(wú)人機(jī)測(cè)量任務(wù)結(jié)束后，對(duì)全部68個(gè)區(qū)塊進(jìn)行分類整理，將飛行照片與飛行POS數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)檢查，將完成的數(shù)據(jù)導(dǎo)入工作站當(dāng)中，使用Smart3D軟件進(jìn)行處理，Smart3D是本特利公司生產(chǎn)的一款用于構(gòu)建三維模型的數(shù)據(jù)軟件，通過(guò)視頻、照片，經(jīng)過(guò)一系列的空三運(yùn)算(攝影測(cè)量)，得到各種格式的三維模型、正攝影像(DOM)、數(shù)字地表模型(DSM)[2]。

新建工程后，按照軟件提示，將外業(yè)航測(cè)的照片及POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入到新建工程當(dāng)中，將每個(gè)鏡頭的照片與每個(gè)鏡頭的POS數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，導(dǎo)入外業(yè)控制點(diǎn)坐標(biāo)，調(diào)好相機(jī)焦距大小，選好飛行用的坐標(biāo)系、輸出坐標(biāo)系、經(jīng)度、緯度、高度等一系列數(shù)據(jù)后，提交第一步生產(chǎn)。待第一步生產(chǎn)完成后，需要對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行刺點(diǎn)，刺點(diǎn)的目的是將測(cè)好的像控點(diǎn)位置刺到照片上，以便于進(jìn)行空三解算，使每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。刺點(diǎn)完成后提交第二遍生產(chǎn)，以便達(dá)到精化的目的。得到第二遍刺點(diǎn)結(jié)果后，根據(jù)軟件的提示，輸出用于數(shù)字線劃圖所需的三維模型地圖[3]。

Smart3D輸出的產(chǎn)品格式為OSDB格式，生成的是三維模型，需要運(yùn)用Idate數(shù)據(jù)工廠軟件進(jìn)行數(shù)字化生產(chǎn)所需的數(shù)字線劃圖。Idate是南方測(cè)繪公司生產(chǎn)的一款GIS數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，軟件的界面和操作習(xí)慣與國(guó)內(nèi)外主流CAD平臺(tái)一致，使得Idate在擁有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能具有良好的操作性。

6 與傳統(tǒng)測(cè)量的比較

傳統(tǒng)測(cè)量在外業(yè)工作需要的人數(shù)、車輛多，需要把測(cè)量人員送到測(cè)區(qū)后在進(jìn)行測(cè)量，若測(cè)區(qū)的交通條件不好的話，可能需要的時(shí)間更長(zhǎng)，外業(yè)人員白天測(cè)量后晚上還要將白天的散點(diǎn)成圖，后期清圖處理，不僅測(cè)量的周期長(zhǎng)，效率低，耗費(fèi)的人力物力也是巨大。

相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)繪來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)測(cè)量具有成圖快、效率高、低成本等優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)測(cè)量工作完全的交給了飛機(jī)和后處理的電腦，這樣把外業(yè)的時(shí)間進(jìn)一步壓縮，將飛行的照片及POS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)至內(nèi)業(yè)處理，大大的減少了外業(yè)人員的工作量，節(jié)省成本的同時(shí)大大的提升了工作效率，提高了生產(chǎn)的產(chǎn)值。

7 結(jié) 語(yǔ)

無(wú)人機(jī)測(cè)量是現(xiàn)代化測(cè)量的重要組成部分，運(yùn)用無(wú)人機(jī)對(duì)水利項(xiàng)目進(jìn)行航拍測(cè)量，從外業(yè)航拍數(shù)據(jù)采集到內(nèi)業(yè)傾斜三維模型建模、正攝影像圖DOM生產(chǎn)再到利用傾斜模型及DOM進(jìn)行DLG數(shù)字化生產(chǎn)的一整套流程，可以有效提高測(cè)量成果現(xiàn)勢(shì)性，促進(jìn)創(chuàng)新測(cè)量模式，積極推動(dòng)測(cè)量行業(yè)高速發(fā)展，在保證高效率的情況下，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。