無(wú)人飛艇技術(shù)在農(nóng)村宅基地測(cè)量中的航線(xiàn)設(shè)計(jì)

摘 要：利用低空無(wú)人駕駛飛艇對(duì)農(nóng)村宅基地進(jìn)行低空攝影測(cè)量，對(duì)航線(xiàn)設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作、航線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的因素及設(shè)計(jì)方法和航線(xiàn)正確性的檢查進(jìn)行了探討和闡述。

關(guān)鍵詞：無(wú)人飛艇 農(nóng)村宅基地測(cè)量 航線(xiàn)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：P231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（c）-0026-02

無(wú)人飛艇技術(shù)在數(shù)字城市建設(shè)的低空攝影測(cè)量中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在保證測(cè)量精度的同時(shí)大大提高了工作效率。在目前全國(guó)農(nóng)村宅基地調(diào)查工作時(shí)間緊、任務(wù)重的情況下，我院嘗試?yán)脽o(wú)人飛艇技術(shù)來(lái)進(jìn)行農(nóng)村宅基地的低空攝影測(cè)量工作。農(nóng)村宅基地測(cè)量不同于數(shù)字城市測(cè)量，主要是它的測(cè)量范圍較為分散，因此對(duì)飛行線(xiàn)路的設(shè)計(jì)要求更高。

1 項(xiàng)目概況

測(cè)區(qū)位于臨沂市河?xùn)|區(qū)北部，包括湯頭鎮(zhèn)、八湖鎮(zhèn)和相公鎮(zhèn)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。項(xiàng)目要求對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)除建制鎮(zhèn)范圍以外的所有村莊進(jìn)行低空攝影測(cè)量。

2 項(xiàng)目前期準(zhǔn)備

2.1 資料收集

收集測(cè)區(qū)范圍內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)影像圖、建制鎮(zhèn)范圍線(xiàn)和村莊范圍線(xiàn)。

2.2 場(chǎng)地選取

盡量在測(cè)區(qū)中間地帶選擇廢棄的廠(chǎng)房和開(kāi)闊平坦的空地，用于飛艇的存放和起飛降落。

3 獲取航飛底圖

打開(kāi)Google地球，在上面找到起飛場(chǎng)地做上黃色標(biāo)志。根據(jù)已收集到的測(cè)區(qū)范圍資料，用黃色方框把需要測(cè)量的村莊在圖上標(biāo)出。在測(cè)區(qū)范圍外圍明顯的地方選取7、8、9三個(gè)點(diǎn)，做上黃色標(biāo)志。把圖像調(diào)整到合適的視圖角度和大小后，用截圖軟件截取，命名為xianggongzhen.jpg。如圖1所示

記錄圖上7、8、9三個(gè)點(diǎn)的經(jīng)度和緯度值。

打開(kāi)“UP30地面監(jiān)控站”，點(diǎn)“工具—地圖標(biāo)配—打開(kāi)圖片”，打開(kāi)“xianggongzhen.jpg”，然后點(diǎn)“度分秒”，分別輸入7、8、9三個(gè)點(diǎn)的經(jīng)度和緯度并在圖上點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)位置，最后保存配置為“xianggongzhen.jpg.tab”。 “xianggongzhen.jpg.tab”文件就是我們進(jìn)行航線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)所需要的航飛底圖，記住在保存的文件名里一定不能有漢字，否則會(huì)造成文件無(wú)法保存。

4 獲取航飛參數(shù)

根據(jù)相機(jī)參數(shù)和測(cè)量精度要求，計(jì)算飛艇的飛行參數(shù)，包括飛行高度、飛行速度、相鄰航線(xiàn)間距和等距曝光間距。經(jīng)過(guò)計(jì)算后得出：飛行高度240 m，飛行速度15 m/s，相鄰航線(xiàn)間距140 m，等距曝光距離62 m。

5 航線(xiàn)設(shè)計(jì)

航線(xiàn)的設(shè)計(jì)需要考慮當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向、一個(gè)架次內(nèi)測(cè)區(qū)地面的起伏情況、村莊的間隔距離和飛艇能夠持續(xù)飛行的時(shí)間等等。

飛艇飛行的方向應(yīng)盡量和風(fēng)向一致，已減小前行的阻力和飛艇轉(zhuǎn)彎的阻力。因?yàn)轱w艇遇到的阻力越大越容易使飛艇飛行時(shí)偏離設(shè)計(jì)航線(xiàn)，影響飛行姿態(tài)從而也對(duì)航拍精度造成影響；如果飛艇遇到的阻力過(guò)大時(shí)還容易使飛艇尾翼發(fā)生損壞，造成飛艇無(wú)法繼續(xù)飛行。

設(shè)計(jì)航線(xiàn)時(shí)應(yīng)首先在“模板”一欄里把計(jì)算出來(lái)的飛行高度、飛行速度填寫(xiě)上，然后根據(jù)相鄰航線(xiàn)間距確定轉(zhuǎn)彎半徑。在“沿線(xiàn)”一欄上打上“√”，使飛艇在兩個(gè)航點(diǎn)之間水平飛行并按照水平距離間隔進(jìn)行拍照。在“相機(jī)”一欄上打上“√”，使飛艇能夠在空中進(jìn)行照相。

模板填寫(xiě)完畢后，在起飛點(diǎn)標(biāo)志周?chē)x好1、2、3、4四個(gè)航點(diǎn)作為飛艇起飛前狀態(tài)觀(guān)察和航行結(jié)束后返回艇庫(kù)之用。把1號(hào)點(diǎn)設(shè)置為“制式7”模式，制式時(shí)間2000 s，以保證飛艇在測(cè)量人員到位之前在起飛場(chǎng)地上空盤(pán)旋飛行。把飛艇不需要拍照的地方上空的航點(diǎn)“相機(jī)”一欄上的“√”去掉，讓相機(jī)在到達(dá)指定的航點(diǎn)時(shí)才開(kāi)始拍照，保證拍攝的照片的有效性。

（1）當(dāng)村莊比較密集時(shí)，可以針對(duì)密集區(qū)域統(tǒng)一設(shè)計(jì)航線(xiàn)，然后對(duì)不需要飛行的區(qū)域進(jìn)行航線(xiàn)的精簡(jiǎn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。移動(dòng)不需要測(cè)量區(qū)域上方的航點(diǎn)，縮短航線(xiàn)長(zhǎng)度，提高飛行效率。在航點(diǎn)移動(dòng)過(guò)程中，相鄰航線(xiàn)間的間距可能發(fā)生變化，對(duì)此一定要及時(shí)進(jìn)行檢查調(diào)整，使航線(xiàn)間距恢復(fù)為設(shè)計(jì)的航線(xiàn)間距。

（2）當(dāng)村莊分布比較分散時(shí)，應(yīng)該逐個(gè)對(duì)村莊進(jìn)行航線(xiàn)設(shè)置，以減少飛行的距離，提高飛行的效率。當(dāng)對(duì)分散的村莊進(jìn)行航線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要仔細(xì)檢查確定飛艇到達(dá)某個(gè)航點(diǎn)時(shí)是否應(yīng)該拍照，以免造成相片的缺少或影響相片拼接時(shí)有效照片的數(shù)量。

在航線(xiàn)設(shè)計(jì)中，航線(xiàn)的長(zhǎng)度要比村莊需要測(cè)量的實(shí)際位置延長(zhǎng)200～300 m，因?yàn)槿绻骄€(xiàn)長(zhǎng)度按照實(shí)際測(cè)量范圍設(shè)計(jì)的話(huà)，飛艇在還未飛到范圍線(xiàn)時(shí)就已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)彎，造成村莊范圍的減小，從而引起地物的丟漏。

對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)海拔相差較大的村莊要及時(shí)調(diào)整飛行高度，以保證整體數(shù)據(jù)解算時(shí)高度的一致性。

6 航線(xiàn)的檢查

將設(shè)計(jì)好的航線(xiàn)的點(diǎn)的坐標(biāo)經(jīng)整理后通過(guò)“*.kml”文件導(dǎo)入Google地球，把航線(xiàn)的絕對(duì)高度設(shè)為你在航線(xiàn)中所設(shè)置的行高，這樣就可以檢查出航線(xiàn)是不是在要求的村莊上面以及是不是有海拔較高的山峰等對(duì)航線(xiàn)有阻擋。這樣就可以保證飛行的正確性和安全性。

7 體會(huì)

無(wú)人飛艇技術(shù)在農(nóng)村宅基地調(diào)查工作中，大大提高了工作效率，為按時(shí)完成調(diào)查工作提供了有力保障。

航線(xiàn)設(shè)計(jì)在整個(gè)無(wú)人飛艇低空攝影測(cè)量工作中是最為關(guān)鍵的一部分，只有充分考慮到各種影響飛行質(zhì)量和測(cè)量精度的因素并在航線(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中消除或減小各種不利因素的影響，才能保證測(cè)繪質(zhì)量、提高工作效率。

參考文獻(xiàn)

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