微小型多旋翼无人机

2024-06-09

微小型多旋翼无人机(精选3篇)

微小型多旋翼无人机 篇1

0 引言

无人驾驶飞机简称无人机(Unmanned Aerial Vehicle),是一种有动力、可控制,能携带多种任务设备、执行多种任务,并能重复使用的无人驾驶航空器。无人机原本主要应用于军事情报收集、战场监视及灾害防治与施救方面。然而,随着科学技术的飞速发展,无人机的制作工艺水平有了明显的提高,制造成本显著下降,其所能搭载的传感器类型也趋于多元化,使得目前无人机的应用领域迅速扩展。

数字摄影测量技术能快速高效地进行地形图测绘、数字高程模型DEM生成、数字正射影像DOM生成等工作。目前,通过无人机搭载的航测相机,将摄影测量技术与无人机技术结合,已成为测绘技术的主要发展方向之一。在测绘行业,主要通过无人机携带航测相机、小型GPS接收机与惯性测量单元(IMU)等硬件设备,通过摄影测量或遥感的方式实现的。与其相关的研究主要集中在两方面,一是硬件集成:田超在其论文中结合航摄经验,设计一套完整的无人机硬件集成方案与外业作业流程[2]。二是在技术应用研究方面:薛永安与陈姣通过大量实验,论证了无人机低空摄影测量的成图精度能够满足1∶5000比例尺DEM的生成,可以满足1∶2000地形图测量的要求[3,4]。

微小型多旋翼无人机超低空摄影测量技术应用处于研究起步阶段。在电力领域,无人机主要用于输电线路的路径选择测绘、发变电工程厂站址选择测绘工作。为填补微小型多旋翼无人机超低空摄影测量技术在电力工程局部区域、高精度测绘方面的应用研究的空白,中南电力设计院有限公司针对大量电力输电线路工程塔位地形图、塔基断面图、风电工程风机位地形图需求,开展了探究微小型多旋翼无人机超低空摄影测量技术在电力工程中的应用的可能性的探究。本文特别针对无人机航测结果平面精度普遍优于高程精度的特点,对于无人机的高程精度是否能满足电力输电线路工程塔位地形图、塔基断面图、风电工程风机位地形图的专项应用进行了有针对性的实验,并对微小型多旋翼无人机超低空摄影测量高程精度进行了评定与详细分析,获得了成功的结果。

1 微小型多旋翼无人机基本参数

通过一系列对无人机厂商与无人机用户的调研,我们发现目前市面上用于测绘相关领域的小型无人机,主要由智能鸟、EBEE、拓普康、天宝等公司生产制造,多采用电动固定翼无人机,其中拓普康SIRIUS无人机与天宝UX5无人机代表了目前行业的最高水准,他们提供了从飞控系统到最终内业数据处理的一套完整解决方案,十分适用于传统火力发电厂地形图测量。然而上述无人机的价格昂贵,普遍售价高于60万人民币,而且并不适合解决本文中涉及的电力测量工作方面。

本文主要针对塔位地形图测量、塔基断面图测量与风机位地形图测量等电力测量领域,他们的特点是测区范围小并且分布零散,故一款价格合适、便携性好、操控便利的多旋翼无人机系统更能满足要求。经过进一步调研,我们选择了大疆公司生产的Phantom-3(精灵3)四旋翼无人机作为本文实验的载体。该无人机的外观及飞控系统组成如图1及图2所示。

该无人机系统飞行器部分基本参数如表1所示,相机部分的参数如表2所示。

大疆公司的Phamton-3无人机系统填补了消费级无人机(万元内)没有搭载云台及定焦相机的空白,极大拓展了消费级无人机在超低空摄影测量领域的应用,为本文的实验提供了可靠的硬件支持。

2 试验及分析

2.1 相机检校

由于本飞行器为一体机,只能在飞行器通电情况下进行相机标定,我们采用武汉智觉空间信息技术公司无人机摄影测量处理软件DVSStudio DC中的相机标定模块进行相机标定,计算出的相机参数如表3所示。

2.2 相控点布设

航摄前,在某塔位周围布设了18个控制点及检查点,并用RTK GPS测量红白旗中心坐标。

2.3 飞行实验

与专业级测绘型无人机不同,处于消费级的Phamton-3没有配套的自动航飞软件,其需要通过遥控器手动控制飞行。在IPAD上安装DJI GO软件并缓冲好测区卫星影像,在软件中画出测区大致范围。

本次飞行均按航向重叠度80%,旁向重叠度50%设计,立体像对覆盖范围为100m×100m,飞行高度分别是50m、80m、100m,基本飞行信息如表4所示。

按设计航带飞行,并目测保证航向重叠度80%,旁向重叠度50%。飞行完成后进行飞行质量检查,质检报告显示:①第一条航带平均重叠度为80.2%,平均航偏角0.900°,成功匹配6/6对;②第二条航带平均重叠度为80.7%,平均航偏角-1.122°,成功匹配5/5对;③第一条航带与第二条航带间平均重叠度为46.2%,平均航偏角为4.534°,成功匹配5对。由报告可知,手动操控无人机采集的影像数据能够满足高低空摄影测量数据处理的要求。

通过以上飞行及内业数据处理生成的80m航高数字高程模型和正射影像图如图3、图4所示。

2.4 精度评定

本文试验共布设标志点18个,采用RTK GPS测量标志中心坐标。分别选用测区四个角上的4个控制点、四个角及中心的共5个控制点和均匀分布整个测区的6个控制点分别进行空三解算,以其他控制点作为检查点评定高程精度。精度检查结果如表5所示。

从表5可以看出,局部区域超低空航摄重建三维场景时,5个控制点即可达到较好精度。规范要求塔基断面点高程误差不得超过0.3m;1∶500地形图平坦地区不得超过1/3等高距(0.167m),丘陵地区不得超过1/2等高距(0.25m)。对于植被不是特别茂密的情况下,局部区域超低空航摄重建三维场景完全能满足塔基断面图及塔位地形图的精度要求,并可以满足1∶500风机位地形图的精度要求。

2.5 单立体模型试验

本次试验特别针对50m×50m的局部作了单模型试验,受像幅大小限制,试验采用飞行高度为80m,这样能保证立体覆盖范围满足要求,且满足规范要求的航高大于4倍测区内的高差。按照同样的精度评定方法,评定结果如表6所示。

此外,利用RTK GPS实地测量了该塔位的塔基断面图,将测得的断面点数据与立体测图数据进行了精度比较,除了植被特别密集区域,外业检测数据高程与立体测图测得高程基本符合,内业测得高程结果与外业实测的28个断面检测点高程差值中误差为0.076m,可以满足电力勘测塔基断面图测量的要求。

3 结论与展望

3.1 结论

本文主要从无人机选型、飞行实验、内业数据处理及精度评定等方面对微小型多旋翼无人机在电力勘测中应用的可行性进行了分析研究,通过试验和数据处理精度分析,可以得出如下结论:

(1)通过人工手动操控无人机采集影像数据可以满足内业数据处理的要求。

(2)使用微小型多旋翼无人机超低空近景摄影测量技术处理的成果能够满足一般电力工程中植被较少区域的塔基断面图、塔位地形图、风机位地形图等局部区域地形测图的精度要求。

(3)50m×50m的塔基断面图及塔位地形图采用单模型立体测图即满足测图要求。

(4)推荐采用测区四个角上的控制点与中心的控制点总共5个点的五点法控制点布设。

3.2 展望

基于微小型无人机试验的成果和试验中遇到的问题,对该技术的发展前景做出了展望:

(1)目前无人机飞行由手动控制,随着后续自动飞控软件的研发,可以更精确地控制无人机飞行路线,提高作业效率及测图精度。

(2)微小型多旋翼无人机目前飞行时间为23min左右,建议单次升空飞行范围300m×300m,然而随着电池的升级,续航能力的提升,飞控系统完善,实现单次飞行范围将大幅度扩大。

参考文献

[1]毕凯,李英成,丁晓波等.轻小型无人机航摄技术现状及发展趋势[J].测绘通报,2015,(3):27~31.Bi Kai,Li Yingcheng,Ding Xiaobo et al.Aerial photogrammetric technology of light small UAV:Status and trend of development[J].Bulletin of Surveying and Mapping,2015,(3):27~31.(in Chinese)

[2]田超.基于无人机的低空数码航摄系统集成研究[D].西安:长安大学,2014.Tian Chao.Integrated research on low-altitude digital aerial photographical system based on unmanned aerial vehicles[D].Xi’an:Chang’an University,2014.

[3]薛永安,王晓丽,张明媚.无人机航摄系统快速测绘矿区大比例尺地形图[J].测绘地理信息,2013,38(2):46~48.Xue Yong’an,Wang Xiaoli,Zhang Mingmei.Fast survey and mapping of large-scale topographic map of coal mine using the UAV aerial syste[J].Journal of Geomatics,2013,38(2):46~48.(in Chinese)

[4]陈姣.无人机航摄系统测绘大比例尺地形图应用研究[D].昆明:昆明理工大学,2013.Chen Jiao.The application and research of UAV aerial photographic system in surveying and mapping topographic maps[D].Kunming:Kunming University of Science and Technology,2013.(in Chinese)

多旋翼植保无人机试验推广探讨 篇2

柳州市位于广西中部偏北, 主要种植水稻、甘蔗、柑橘、茶叶、桑园、蔬菜、玉米等农作物, 其中水稻种植面积13.2万hm2, 甘蔗种植面积10.2万hm2, 蔬菜种植面积9万hm2, 果园面积5.06万hm2, 桑园面积3.15万hm2, 茶园面积1.26万hm2, 油料种植面积1.18万hm2。除水稻、甘蔗、柑橘、茶叶部分是以公司或合作社、大户承包种植外, 其他作物主要还是以农户分散种植为主。农作物种植面积43.1万hm2, 年植保作业量大于86.66万hm2, 植保作业产值按15元/亩计超过1.9亿元。每年完成如此大的作业量, 植保工具以半机械化的单管式喷雾器、压缩式喷雾器、背负式喷雾器、喷杆式喷雾器为主, 机械作业效率低, 约占80%;乘座式机动喷雾器、拖拉机悬挂式机动喷雾器约占10%;太阳能、电能防虫灯约占3%;其它物理、生物等防治约占7%。植保无人机尚处于试验示范应用阶段。

二、主要农作物病虫防治措施

柳州市主要农作物有水稻和甘蔗。水稻生长期内发生的主要病虫是:稻瘟病、稻纹枯病、水稻细菌性条斑病、三化螟、二化螟、稻飞虱、稻纵卷叶螟等。因此, 早、晚稻即4~9月份不少于4次施药。甘蔗生长期内发生主要病虫:有甘蔗黑穗病、梢腐病、赤腐病、甘蔗绵蚜、蓟马、螟虫、蔗根锯天牛、蔗龟等。从4~10月内不少于3次施药。从这两种主要农作物病虫不同程度发生来看, 每年柳州市应防治面积83.4万hm2, 可见防治作业市场十分庞大。

大田作物每年都需要进行大范围植保作业, 即便没有发生病虫害, 也需要做“一喷三防”预防性措施。每到此时都需要抢农时进行喷药防治, 忙碌的程度不亚于收获季节。针对近年来农村直接从事农业生产的劳动力严重不足, 发生重大病虫应急防治能力薄弱的状况, 柳州各地建立了专业化防治服务组织 (机防队、合作社、公司) 或一家一户的植保模式, 为全市农作物进行植保作业服务。主要的植保机械通常以通用型的移动喷筒机动喷雾器、人工背负机动喷雾器、人工及手动喷雾器为主, 每人每小时只能喷1亩地左右。对于爆发性的病虫害, 要在短短的几天时间完成大规模的植保作业, 难度极大, 特别是依靠人工或者地面机械, 病虫防治方式, 机械化程度低, 劳动强度大, 成本高且效果差, 相关技术亟待更新换代。

近年来, 国内植保无人机发展迅猛, 该机可适应各类农作物植保作业, 特别是多旋翼植保无人机, 在植保作业中作用明显, 已在柳州农业植保中投入使用。由于产品性能稳定, 高效安全, 节约水药, 降低成本, 防治效果显著, 成本低、易操作, 体积小巧、方便转移和适用性好、不受地形条件限制, 成为农业植保领域推广和应用的热门机型。多旋翼植保无人机以稳定飞行和操作简单的特点, 携带药液进行低空喷洒 (比农作物高2m) , 喷洒均匀, 药效好, 极大的节约了人力, 实现高效率作业, 飞行施药效率可达到1亩/min, 解决了传统植保作业效率低、劳力短缺、操作人员不安全等问题。

三、植保无人机应用效果分析

柳州市农机推广站自2014年承担农用植保无人机引进试验示范推广项目, 于同年9月引进单旋翼植保无人机 (负载10L) 与多旋翼植保无人机各一台, 开展了形式多样的植保无人机作业演示活动及试验示范。

(一) 植保无人机作业试验效果分析

1. 稻田植保作业试验。

2015年7月31日, 鹿寨县中渡镇中明农机专业合作社的13.33hm2稻田突发大面积病虫害, 需及时进行防治, 否则将造成严重后果。为此, 市农机推广站应用无人机鼎力相助, 即时派出一架负载10L农药的八旋翼植保无人机, 农药为专用的高浓度航空药液。在喷药作业中, 植保无人机飞行速度设为4.8m/S, 从早上8点30分开始作业, 作业期间配套发电机不断给4组电池充电, 每组电池充电大约25分钟, 源源不断给无人机提供电源动力。作业人员为3人 (含飞手、导航员、充电及加药) , 至下午6点40分喷药完毕, 作业时间7.71h, 共喷洒作物面积12.46hm2, 平均1.6hm2/h (纯飞行时间) 。施药过后, 稻田里的稻飞虱等病虫不到10分钟即死亡。无人机为中明农机专业合作社病虫害防治解了燃眉之急。若此次防治用人工背负机动喷雾器进行人工作业, 在同等时间内需20个青壮劳动力, 因此植保无人机的工作效率为人工的6.7倍。可见, 应用无人机植保作业效率高、省时、省力, 不误农时, 统防统治效果显著。

2. 甘蔗植保作业试验。

2015年8月24日, 在鹿寨中渡镇石墨村上里屯, 植保无人机为鹿寨格卡农机专业合作社的13.33hm2甘蔗, 实施了螟虫及棉蚜虫等病虫类飞控防治施药作业。此次甘蔗病虫飞控防治使用一架负载10L农药的八旋翼植保无人机, 农药为专用的高浓度航空药液。从全程跟踪掌握的数据来看, 除了在高压线底及其附近作业, 无人机的飞控装置受到轻微影响外, 无人机基本满负荷飞行施药作业。由于甘蔗的长势高出操作手的视线, 看不到甘蔗地头, 操作手只好利用现场三轮机动车站在车厢上操控, 影响了施药作业效率。从早上9点半开始作业到下午4点, 作业时间5.98h, 施药飞控作业面积为10.66hm2, 高杆农作物植保病虫防治效果和效率比其他农作物略低。通过这两次大面积飞控防治作业的效果来看, 以负载10L的八旋翼无人机为例, 在保证无人机电源动力充足的前提下, 无人机植保的工作效率平均0.025hm2/min, 飞行平均工作效率0.072hm2/min (纯飞行时间) 。

(二) 植保无人机示范演示效果分析

自2014年9月以来, 该市运用单旋翼与多旋翼植保无人机分别在柳江、柳城、三江、鹿寨县、市郊区及桂中农场等地进行了8场次演示活动, 为水稻、甘蔗、茶树进行施药作业, 观摩群众2000多人, 演示效果达到了预期, 提高了农民群众对农业航空植保的认识, 激发了部分农民有购买植保无人机的意向。实践证明, 植保无人机具有高效、节药、安全等优势。特别是远距离遥控操作, 有效避免了作业人员接触农药的危险, 改善了操作者的劳动条件;采用无人机进行植保作业时超低空作业, 喷洒时漂移减少, 农药流失少, 作业环境空气中农药量大大降低, 减少了对环境的污染, 解决了地面植保机械对高杆作物、山地丘陵及复杂地形条件下不利于开展喷药作业的问题。

(三) 单旋翼与多旋翼植保无人机性能对比分析

通过对单旋翼与多旋翼植保无人机作业实施效果分析, 性能对比如下:

1. 操控方面。

单旋翼没有稳定系统, 需要经常调整飞机、修正飞机飞行方位, 操作难度大于多旋翼, 多旋翼的操控比较简单。

2. 可靠性方面。

多旋翼没有活动部件, 它的可靠性主要取决于无刷电机的稳定性, 因此可靠性较高。相比较而言, 单旋翼有活动的机械连接部件, 飞行过程中会产生磨损, 导致可靠性下降。

3. 维修保养方面。

多旋翼结构简单, 若电机、电子调速器、电池、桨叶和机架损坏, 很容易替换。而单旋翼零件比较多, 安装维修保养成本相对较高。

4. 续航性、负载性能方面。

两者都采用锂电池为动力源, 其续航性、负载性能基本相同, 而单旋翼的负载性还有提升的空间。

5. 价格方面。

单旋翼比多旋翼价格昂贵。以负载10L农药的无人机为例, 单旋翼是多旋翼无人机单价的2倍多。

6. 安全方面。单旋翼比多旋翼操作的危险系数高。

7. 作业效果。

单旋翼的无人机旋翼大, 旋翼产生的向下气流可将农药吹到植物背面。多旋翼无人机也会产生向下的气流, 但是会比单旋翼气流乱一些, 单旋翼的作业效果较好。

就植保作业而言, 负载相同条件下, 由于多旋翼不需要专业机手来操控, 选择多旋翼植保无人机较为适合。

四、植保无人机推广应用经济效益分析

从八旋翼电动无人机在鹿寨中渡镇两次作业试验与人工作业试验对比情况得出, 水稻、甘蔗实际平均工作效率0.026hm2/min (包括更换电池、装药、转场等时间) , 飞行平均工作效率0.068hm2/min (纯飞行时间) , 按每天7h工作时间, 可完成10.92hm2的植保作业量, 发电机用油100元/天, 约0.25元/min, 操作人员劳动强度相对大幅降低。每台套八旋翼无人植保机价格7万元左右, 包括一台八旋翼无人植保机、四组电池、两组充电站、一台6k W发电机。电池作业使用全寿命为100h, 可完成作业面积412hm2。按15元/亩计算, 作业产值9.27万元。操控手工资350元/天, 折算成每分钟约0.84元共0.5万元;发电机用油0.15万元, 无人机折旧按40%计共2.32万元, 维修费按9.27万元8%计0.75万元, 其它运输交通费0.4万元, 共计4.12万元。除去成本, 纯利润5.15万元, 一台无人植保机全寿命纯利润12.88万元。

五、植保无人机如何推广应用

(一) 加大政策扶持引导。

植保无人机在柳州作业试验示范获得成功, 引起了种田大户、专业合作社、当地植保部门、专业植保服务组织等关注和购买植保无人机的意向, 为今后推广应用打下了良好的基础, 发展前景十分广阔。建议政府部门应加大项目扶持, 实施购机补贴, 让有条件的专业植保服务组织、专业合作社等率先推广应用。

(二) 加强技术培训。

从植保无人机操控技术来看, 其飞行主要是依靠远程操控器来操作, 飞行的速度和方向都是由操控手柄来控制, 速度的快慢完全凭操作者的手感来进行, 为确保安全和使用效果, 植保无人机操作手应经过正规机构培训, 方能进行田间作业。

(三) 选好适用机型。

2016年, 柳州市加速推进植保无人机项目, 引进国内目前最先进的全自动八旋翼电动植保无人机, 该机具有自动起降、自动悬停、自主规划航线、自动喷药加漏点记忆、断桨保护等功能, 其操控性、安全性及作业效率较高, 应重点推广。

(四) 做好示范宣传。

利用示范点的技术优势和示范效应, 辐射带动周边农民应用植保无人机这一新机具、新技术, 推进高科技在农业生产中的应用, 使农民从繁重的农业劳动中解放出来, 解决农村劳动力短缺, 节本增效, 提高植保现代化发展水平, 创造良好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]卢进才, 廖宪成, 覃琳.柳州市农作物病虫害专业化防治现状与发展对策探讨[J].广西植保, 2014 (02) .

[2]周海燕, 杨炳南, 严荷荣, 杨学军.我国高效植保机械应用现状及发展展望[J].农业工程, 2014 (06) .

[3]董延杰.浅谈我国植保机械的现状[J].新农村, 2011 (17) .

微小型多旋翼无人机 篇3

大比例尺无人机测绘是当前行业发展的一个重要趋势。它可以更加机动、快速地进行应急测绘和测绘成果的实时更新, 相比数字化测图能有效降低劳动强度, 提高效率, 在一定程度上降低成本;相比于大飞机航测, 更加灵活, 使小范围航测变成可能, 成本更低;相对于固定翼无人机而言, 多旋翼无人机操作简单, 安全系数高, 且带有小型云台, 更有利于大比例尺测图。多旋翼无人机航测具有先天优势, 如果在环境 (风力、晴空) 良好的情况下, 精度相对会提高很多, 可以用来尝试1:500地形图的测绘。但是, 多旋翼无人机航测毕竟还处于发展阶段, 由于硬件以及不规范作业的影响, 精度基础比大飞机航测要差, 影响因素更多。下面就影响多旋翼无人机大比例尺测图精度的几个因素和解决方法进行简单介绍。

2 影响多旋翼无人机大比例尺测图精度的几个因素

2.1 航摄相机的成像质量影响

多旋翼无人机大比例尺测图精度影响最大的因素是其搭载的航摄相机。因受多旋翼无人机载重量的限制, 大多搭载的是重量较轻的非量测型相机, 常用的有佳能5Dmark2、佳能5Dmark3、索尼A7R等。非量测型相机的畸变差可以分为系统畸变差和随机畸变差, 其中, 光学成像系统引起的畸变和CCD纵横方向排列的不垂直性引起的畸变差呈现一定的系统性, 表现为系统误差;而CCD组件引起的电学畸变以及空间排列不均匀有较强的随机性, 表现为随机误差。非量测型相机相对专业量测相机而言, 由其镜头和CCD阵列引起的光学畸变较大, 其径向畸变差和偏心畸变差对后期成图精度影响较大, 如果不进行影像畸变纠正, 成图精度不能满足大比例尺测图要求。光学畸变差是影响像点坐标质量的一项重要误差, 是影响多旋翼无人机大比例尺测图精度的主要因素, 其航拍影像必须经过处理纠正后才能应用。

2.2 曝光方式和航飞方法影响

多旋翼无人机航摄时的飞行方法及曝光方式也是影响大比例尺测图精度的因素之一。不论是固定翼无人机还是多旋翼无人机, 由于其尺寸较小, 抗风能力较弱, 在航飞的时候, 很难保证摄影航片的航偏角和倾角满足航测测图规范的要求。固定翼无人机搭载有简单的GPS和POS, 但其精度较低, 航摄的时候很难保证曝光点的准确位置, 并且大都没有搭载云台, 更难保证摄影时的姿态满足要求。多旋翼无人机也一样, 飞行中很难保证曝光点的准确位置, 虽然搭载有云台, 但在其向前飞行时, 其倾角较大, 云台改正效果不理想, 且不稳定, 拍出来的片子边缘模糊, 影响航测成图精度。

2.3 像控布设方法影响

由于无人机航空影像像幅小, 航片之间的重叠度大, 基线长度较短, 与常规航片比较, 在同等面积情况下, 无人机像片无论是航线数还是像片总数, 都远远大于常规航片。依据原航空摄影测量规范布设野外像片控制点, 则外业工作量成倍增加。满足测图精度要求的像控点布设方案, 是利用无人机航摄影像测绘地形图的关键。

2.4 后期数据处理影响

相对于有人机而言, 无人机的小像幅, 重叠率高, 造成了相片数多, 后期处理内外业工作量大。处理方法直接影响成图精度, 一方面外业控制量翻倍增长, 另一方面内业处理也相应地增加, 采集调用的模型数也成倍增长。此外, 无人机相片存在航偏角较大的问题, 作业员在立体观测时会产生头晕、恶心等反应。相关单位做过实验, 当观测航偏角在18-25度的大旋偏角立体模型时, 作业员可能会产生强烈的不适感, 甚至呕吐, 不能长时间持续作业, 导致作业人员数据采集不准, 影响成图精度。

3 多旋翼无人机大比例尺测图精度影响因素的解决方法

3.1 原始航片畸变纠正

非量测数码相机不是专门为量测目的设计的, 其畸变性能与量测摄影机的畸变性能不完全相同。常规的摄影测量方法采用建立数学畸变模型实现对畸变差的自检校改正, 但这种方法忽略了随机因素引起的数码相机的畸变差。而建立面积不同的准二维控制场, 测定各类成像系统每个像素的总畸变, 建立该影像专用的数字畸变模型, 以对各类成像系统各个环节产生的各种畸变进行总体补偿, 是一种不区分系统误差和随机误差, 对各种畸变一起改正的方法。采用数字畸变模型纠正畸变差的本质是纠正像素点的总体畸变, 而不区分畸变的来源是系统误差还是随机误差。采用数学模型纠正畸变差则认为相机产生的畸变是由系统误差引起的。数字畸变模型的畸变差纠正精度与数学模型的畸变差纠正精度接近, 但存在微小的偏差。一般无人机的数码相机的畸变差主要是由系统误差引起, 只在边缘点处存在很小的随机畸变, 用常规的数学畸变模型进行畸变纠正就能满足要求。目前市场上已有比较成熟的原始航片畸变纠正软件, 如航天远景的Flight Matrix, 四维空间数码的Pixel Grid, 都带有纠正航片畸变的功能。

3.2 飞行线路及曝光方式设置

针对无人机航摄存在的缺点, 结合多旋翼无人机可以悬停的特点, 在设置飞行线路时可以严格按照航摄航线要求来布设。同时可以降低多旋翼无人机的飞行速度, 用以提高曝光点坐标精度。同时在曝光点设置4秒左右的悬停时间, 多旋翼无人机在这几秒当中调整飞机的姿态, 使之能够最大限度地满足相机的参数调整, 直到完全满足曝光条件才进行拍摄, 相当于静止拍摄。这样即可克服固定翼飞机运动飞行中拍摄姿态不稳、边缘发虚的缺点, 最大限度地提高拍摄质量, 从而克服由此带来的精度损失问题。

3.3 像控布设

多旋翼无人机航空影像像幅较小, 航片之间的重叠度也比较大, 基线长度较短。为提高成图精度, 须提高像控点的分布密度、增加数量、提高联测精度。因此, 多旋翼无人机像片控制点宜采用全野外布点的方式, 也可用提前布标靶的方式提高像控点的精度。

3.4 后期数据处理

无论是固定翼还是多旋翼无人机航测成图, 其随机配备的后期数据处理软件大多都是用来获取DOM和DEM的, 如PHOTOMOD、Pixel Grid-UAV、PIX4D、INPHO等, 基本上很少能够进行测图。大比例尺测图的软件基本上还是JX4、VZ、航天远景这些常用的摄影测量工作站。多旋翼无人机原始影像经畸变纠正处理后, 即可在摄影测量工作站进行空三加密, 生成立体像对, 在模型上进行测图。

4 结语

影响多旋翼无人机大比例尺成图精度的原因有多个方面, 本文就其主要的4个方面的原因进行简单探讨, 也给出了改进提高旋翼无人机大比例尺成图精度的方法。不足之处, 请广大读者批评指正。

摘要:目前, 国内多旋翼无人机测绘大多用于大比例尺数字正射影像的生产, 用于地形图成图的案例比较少见。而且, 多见1:2000和1:1 000比例尺的例子, 更大的比例尺多旋翼无人机航测法测图则受成图方式、软硬件条件限制, 困难很大, 影响测图精度的原因很多。本文就多旋翼无人机大比例尺测图精度的影响因素进行了简单分析, 并提出了相应的解决方法。

关键词:多旋翼,大比例尺测图,精度,影响因素

参考文献

[1]冯文灏.关于近景摄影机检校的几个问题[J].测绘科学, 2000 (10) :1-3.

[2]孙杰, 林宗坚, 崔红霞.无人机低空遥感监测系统[J].遥感信息, 2003 (1) :49-50.

[3]刘志铭, 方勇, 等.非量测数码相机在砼管片变形检测中的应用[J].测绘通报, 2001 (6) :40-41.

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