隨著近兩年無(wú)人機(jī)行業(yè)的迅猛發(fā)展，以無(wú)人機(jī)測(cè)繪為中心的周邊產(chǎn)業(yè)也不斷興起，為追求信息數(shù)據(jù)的快速獲取、數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單處理以及人力的更少投入，采用機(jī)載GNSS輔助空中三角測(cè)量的技術(shù)已然成為無(wú)人機(jī)測(cè)繪人員的不二選擇。

　　高精度機(jī)載GNSS接收機(jī)是安裝于運(yùn)動(dòng)載體和地面基準(zhǔn)站上的GPS信號(hào)接收機(jī)，能夠同步而連續(xù)地觀測(cè)GPS衛(wèi)星信號(hào)，用戶可通過(guò)差分后處理軟件來(lái)獲取航片的精確坐標(biāo)。

　　保證搭載差分設(shè)備并減少像控點(diǎn)一直是蒼穹數(shù)碼追求的方向，近期，蒼穹數(shù)碼推出的P8+，分分鐘搞定這些棘手的問(wèn)題。

　　P8+?我的天吶!這么神奇嗎?

　　Ding!科普時(shí)間到!

　　P8+是繼P8(高精度機(jī)載GNSS接收機(jī))之后，一款專門針對(duì)航空遙感應(yīng)用設(shè)計(jì)的更輕巧、性能更高、精度更高的GNSS接收機(jī)，其規(guī)格為73*53.4*21cm，重量?jī)H為104克，適用于更加輕巧的機(jī)型，如：旋翼機(jī)、電機(jī)、泡沫機(jī)、消費(fèi)型無(wú)人機(jī)等等。它采用高精度GNSS OEM主板，具有5～20Hz的數(shù)據(jù)采樣率，可以跟蹤觀測(cè)所有GNSS衛(wèi)星信號(hào)，包括BDS、GPS、GLONASS等。通過(guò)配套后處理軟件KGO解算，可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)動(dòng)態(tài)差分定位和動(dòng)態(tài)精密單點(diǎn)定位。

P8+(左)和P8(右)對(duì)比圖

　　如何搭載這種差分設(shè)備并減少像控點(diǎn)?先從無(wú)人機(jī)差分系統(tǒng)的作業(yè)原理說(shuō)起吧。

　　由于衛(wèi)星信號(hào)在傳輸?shù)降孛娴倪^(guò)程中，會(huì)受到軌道誤差、時(shí)鐘誤差、大氣影響、多路徑效應(yīng)等外界條件的影響，所以普通GPS系統(tǒng)提供的定位精度只能達(dá)到10米級(jí)。但是采用差分技術(shù)，通過(guò)差分處理軟件對(duì)攝站坐標(biāo)進(jìn)行誤差改正可以獲得每張像片的精準(zhǔn)坐標(biāo)。然后將其作為附加觀測(cè)值引入攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差中，從而獲得物方點(diǎn)位和影像外方位元素,實(shí)現(xiàn)空中控制代替地面控制，達(dá)到稀少地面控制點(diǎn)完成作業(yè)的目的。

　　光說(shuō)不練假把式，P8+到底有多神奇呢?

　　為了驗(yàn)證飛機(jī)搭載蒼穹P8+之后能有效減少像控點(diǎn)，以廣西自治區(qū)某縣的山地地區(qū)為例加以說(shuō)明。

　　項(xiàng)目概況

　　本次項(xiàng)目地點(diǎn)位處廣西某縣城，地形主要是山地，平均海拔250米。

測(cè)區(qū)概況

　　采用一架電動(dòng)無(wú)人機(jī)進(jìn)行航攝，單次作業(yè)時(shí)間可達(dá)到3小時(shí)，搭載差分模塊時(shí)可大量減少野外像控點(diǎn)，設(shè)備安裝以及飛行參數(shù)如下：

(P8+)主機(jī)以及天線安裝示意圖

飛行參數(shù)

　　精度要求

　　根據(jù)《CHZ 3005-2010 低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》可知，獲取成圖比例尺為1：1000的數(shù)字產(chǎn)品，要求地面分辨率控制在8~10cm，本項(xiàng)目中采用地面分辨率10cm。

地面分辨率

　　航線規(guī)劃

　　共設(shè)計(jì)2個(gè)架次飛行，拍攝航片3290張左右，像片航向重疊為80% ，旁向重疊為40%，旋偏角基本上小于5度。同一條航線上相鄰像片的航高差均小于30米，同一航線上最大最小航高之差一般小于50米，滿足成圖要求。

測(cè)區(qū)航線規(guī)劃圖

　　影像數(shù)據(jù)快速獲取

　　XMosaic是蒼穹數(shù)碼公司自主研發(fā)的一款無(wú)人機(jī)影像快速拼接成圖軟件, 一鍵式快速拼接即可獲得整個(gè)航飛測(cè)區(qū)的DOM和DSM。該測(cè)區(qū)使用XMosaic拼接3290張無(wú)人機(jī)影像，總共耗時(shí)150分鐘即獲得地面分辨率為0.1米的DOM。

                                                      快拼數(shù)字正射影像

地面分辨率0.1米局部正射影像

　　控制點(diǎn)布設(shè)方案

　　將XMosaic快拼成圖后的正射影像用看圖軟件打開，并做前期的像控點(diǎn)布設(shè)規(guī)劃。依據(jù)1：1000地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范，當(dāng)區(qū)域網(wǎng)用于加密平高控制點(diǎn)時(shí)，可沿周邊布設(shè)6個(gè)或者8個(gè)平高點(diǎn);高程點(diǎn)宜采用全野外布點(diǎn)，其跨度應(yīng)為2到4條基線。同時(shí)依據(jù)地面分辨率、測(cè)區(qū)地形特點(diǎn)、圖幅分布等情況全面進(jìn)行考慮，根據(jù)具體情況選擇最優(yōu)實(shí)施方案進(jìn)行外業(yè)像控的布設(shè)，所以該測(cè)區(qū)若進(jìn)行全野外像控點(diǎn)布控則需要至少90個(gè)像控點(diǎn)才可達(dá)到精度要求。

　　由于本項(xiàng)目搭載了蒼穹差分設(shè)備(P8+)，可大量減少像控點(diǎn)的布設(shè)，綜合考慮后，控制點(diǎn)規(guī)劃如圖。

前期控制點(diǎn)布設(shè)規(guī)劃

　　差分?jǐn)?shù)據(jù)后處理

　　差分?jǐn)?shù)據(jù)后處理采用蒼穹數(shù)碼自主研發(fā)的后處理軟件——KGO。在航飛作業(yè)時(shí)，利用一臺(tái)基準(zhǔn)站和一臺(tái)移動(dòng)站同步觀測(cè)衛(wèi)星信號(hào)，在該軟件中進(jìn)行基線解算，通過(guò)軟件計(jì)算出每張像片的坐標(biāo)值。如果航攝作業(yè)時(shí)未架設(shè)基站，我們也可以用第二種方法----PPP精密單點(diǎn)定位算法進(jìn)行計(jì)算。

　　①動(dòng)態(tài)后差分處理模塊

　　②PPP精密單點(diǎn)定位模塊

　　③動(dòng)態(tài)后差分處理模塊和PPP解算結(jié)果文件對(duì)比

　　由下表可知，兩種方法計(jì)算出來(lái)的結(jié)果，平面坐標(biāo)的差值基本上保持在絕對(duì)值0.2米左右，高程基本保持在絕對(duì)值0.2米上下。將PPP精密單點(diǎn)定位解算的結(jié)果帶入到空三測(cè)量中進(jìn)行聯(lián)合解算，平差結(jié)果仍然符合精度要求。

　　空三處理

　　在該項(xiàng)目中客戶使用InphoApplication模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。根據(jù)低空數(shù)字航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范并結(jié)合外業(yè)控制點(diǎn)采集作業(yè)經(jīng)驗(yàn)可知，飛行測(cè)區(qū)128KM²，全野外控制點(diǎn)布設(shè)需要大約90個(gè)左右。在本項(xiàng)目中實(shí)際參與空三計(jì)算的控制點(diǎn)為17個(gè)，即可滿足項(xiàng)目成圖的精度要求。

控制點(diǎn)分布

　　根據(jù)《數(shù)字航空攝影測(cè)量 空中三角測(cè)量規(guī)范》，測(cè)區(qū)地形為山地，成圖比例尺為1：1000時(shí)，控制點(diǎn)平面點(diǎn)位中誤差不得大于0.4米，高程點(diǎn)位中誤差不大于0.4米；檢查點(diǎn)平面和高程點(diǎn)位中誤差不得大于0.7米和0.6米，即符合規(guī)范。

《數(shù)字航空攝影測(cè)量空中三角測(cè)量規(guī)范》

　　空三測(cè)量平差結(jié)果如下，總共有17個(gè)控制點(diǎn)參與平差，并選擇5個(gè)控制點(diǎn)作為檢查點(diǎn)使用。控制點(diǎn)平面點(diǎn)平均點(diǎn)位中誤差大約為0.2米，最大不超過(guò)0.4米；高程均方根誤差為0.1米，最大不超過(guò)0.3米;檢查點(diǎn)平面點(diǎn)位中誤差約為0.2米，高程點(diǎn)位中誤差約為0.2米，符合成圖規(guī)范要求。

平差報(bào)告

　　成果展示

　　④DTM

DTM渲染圖

　　⑤DOM

DOM成果圖

　　項(xiàng)目總結(jié)

　　按照密周邊點(diǎn)布點(diǎn)常規(guī)攝影測(cè)量加密的作業(yè)模式，128平方公里的測(cè)區(qū)至少需要野外控制90個(gè)，而搭載P8+(高精度機(jī)載GNSS接收機(jī))后，僅采用像控點(diǎn)17個(gè)，減少了81%以上的像控點(diǎn)，大量減少了像片控制聯(lián)測(cè)的工作量。

　　參照《數(shù)字航空攝影測(cè)量 空中三角測(cè)量規(guī)范》，測(cè)區(qū)地形為山地，成圖比例尺為1：1000時(shí)，該測(cè)區(qū)控制點(diǎn)平面點(diǎn)位中誤差大約為0.2米，最大不超過(guò)0.4米;高程中誤差大約為0.1米左右，最大不超過(guò)0.3米;檢查點(diǎn)平面點(diǎn)位中誤差約為0.2米，高程點(diǎn)位中誤差約為0.2米，符合成圖規(guī)范要求。

　　綜上所述，采用蒼穹P8+差分設(shè)備輔助空中三角測(cè)量，僅在測(cè)區(qū)四角以及中間均勻布設(shè)平高控制點(diǎn)，與傳統(tǒng)攝影測(cè)量加密需要的大量野外像控點(diǎn)相比，不但減少了人力物力，還大大縮短了作業(yè)工期。