基于DA42MPP飛機(jī)的攝影測(cè)量集成方案分析

中電科蕪湖鉆石飛機(jī)制造有限公司 安徽 蕪湖 241000

1 引言

目前，國內(nèi)的航拍航測(cè)任務(wù)主要依靠運(yùn)-5的改進(jìn)型飛機(jī)和塞斯納208B飛機(jī)平臺(tái)以及少量的其他平臺(tái)，比如空中國王、泰克南、大棕熊等[1]。越來越低的市場(chǎng)價(jià)格和航測(cè)任務(wù)的高成本，極大地阻礙了國內(nèi)航測(cè)技術(shù)發(fā)展。

本文通過DA42MPP飛機(jī)與UCE M3航攝儀進(jìn)行集成以及飛行試驗(yàn)，總結(jié)出一種更加高效經(jīng)濟(jì)的航空攝影測(cè)量設(shè)備集成方案。

2 DA42MPP飛機(jī)

2.1 DA42MPP飛機(jī)簡(jiǎn)介 DA42-MPP(Multi-Purpose Platform)是基于DA42NG開發(fā)的特種飛機(jī)。它最大的特點(diǎn)是“一機(jī)多用”。通過加裝相應(yīng)任務(wù)載荷，可用于航空地理測(cè)繪、植被分析、偵查巡邏等多個(gè)領(lǐng)域。它的主要性能參數(shù)如表1所示：

表1 DA42-MPP地理星性能參數(shù)

最大航程 1929km 最大/失速速度307km/h，140km/h油箱容量 289L 最大作業(yè)時(shí)間 11.9小時(shí)油耗 24.2升/時(shí) 有效載荷 591Kg

2.2 DA42MPP飛機(jī)特點(diǎn)

1.低運(yùn)營成本：飛機(jī)最低耗油率為每小時(shí)24.2升航空煤油。

2.航煤發(fā)動(dòng)機(jī)：飛機(jī)安裝渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，使用航空煤油(China：GB 6537-2006))，具有高可靠性。

3.高可靠性、高安全性：飛機(jī)提供晝夜目視儀表飛行，G1000提供自動(dòng)駕駛功能，單發(fā)動(dòng)機(jī)仍具備爬升，可適應(yīng)多種飛行環(huán)境。

4.全復(fù)合材料機(jī)身：飛機(jī)機(jī)身運(yùn)用全新復(fù)合材料，其機(jī)體結(jié)構(gòu)免維護(hù)。

3 UCE M3航攝儀

3.1 UCEM3航攝儀簡(jiǎn)介 UltraCam Eagle系列框幅式相機(jī)為奧地利Vexcel公司于2011年推出的新一代數(shù)碼航攝儀，可進(jìn)行大區(qū)域、高分辨率、大重疊航攝數(shù)據(jù)的快速獲取。M3為此系列最新款航攝儀。它的主要性能參數(shù)如表2所示：

表2 UCEM3主要性能參數(shù)

3.2 UCE M3航攝儀特點(diǎn)

1.M3的傳感器由4個(gè)全色高分辨率光學(xué)鏡頭和4個(gè)彩色多光譜鏡頭組成，擁有4.5億超大像素幅面。

2.M3可使用四種不同焦距的用戶可更換鏡頭系統(tǒng)。

3.M3將所有部件高度集成在相機(jī)鏡頭內(nèi)部，具有超高的集成度。

4.M3具有最新一代非機(jī)械時(shí)延積分像移補(bǔ)償技術(shù)，最大像移補(bǔ)償能力達(dá)50像素。

5.M3采用磁盤陣列固態(tài)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)能力達(dá)到10TB(～4600張影像)。

4 集成試驗(yàn)方案

4.1 集成方案 DA42 MPP飛機(jī)加改裝位置主要有四部分：機(jī)鼻部位、機(jī)腹部位、機(jī)背部位以及艙內(nèi)行李艙部位，改裝能力極強(qiáng)。

UCEM3航攝儀全套設(shè)備主要有五部分組成：座架為GSM 4000，通過飛機(jī)預(yù)留接口固定在機(jī)鼻艙內(nèi)；傳感器單元通過連接支架固定在穩(wěn)定平臺(tái)上；GPS天線固定在機(jī)鼻艙罩之上；計(jì)算機(jī)單元固定在行李艙位置；顯示控制設(shè)備為方便人員操作固定在副駕駛座椅后支架上。

4.2 技術(shù)設(shè)計(jì) 本次飛行試驗(yàn)選取某面積為100km2的區(qū)域，形狀近似為矩形，東西長(zhǎng)約4km，南北長(zhǎng)約25km。地面分辨率(GSD)為0.1m，航向重疊及旁向重疊分別為60%和35%，由北向南敷設(shè)3條航線，測(cè)區(qū)平均高程為50m，絕對(duì)航高設(shè)為1950m。采用POS輔助航空攝影技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

4.3 飛行試驗(yàn) 本次飛行總耗時(shí)1小時(shí)，作業(yè)時(shí)間為30分鐘，飛機(jī)平均巡航速度為220km/h。相片數(shù)為180張。

通過Applanix公司的POSPacMMS軟件進(jìn)行POS精度解算；利用Vexcel公司研發(fā)適配的UltraMap軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。各項(xiàng)結(jié)果表明各項(xiàng)精度誤差均能滿足試驗(yàn)要求。圖1為DOM產(chǎn)品部分影像截圖。

圖1 DOM產(chǎn)品

5 結(jié)論

本文結(jié)合理論與實(shí)踐，通過DA42MPP通用飛機(jī)與UCE M3航攝儀的攝影測(cè)量集成方案分析，驗(yàn)證載荷設(shè)備和飛機(jī)平臺(tái)的集成性。且通過數(shù)據(jù)結(jié)果的質(zhì)量分析，此集成方案完全可以滿足日常工程應(yīng)用中的使用。可為業(yè)內(nèi)航測(cè)業(yè)務(wù)開展提供更加經(jīng)濟(jì)高效的集成方案。