差分系统在无人机测量1∶2000地形图中的应用

钱正宇

【摘  要】無人机在进行测绘工作期间需要针对像控点问题和高程精度问题进行适当的参考，以此来提升差分系统在无人机测量1：2000地形图中的应用效果。本文基于此针对差分系统在无人机测量1：2000地形图中的应用展开研究，首先阐述了测区及设备概况进行简要介绍，其次阐述了差分设备的安装及地面基准站的架设，最后提出了项目施测及成果精度对比。

【关键词】无人机;像控点;差分系统;航空摄影测量

引言

相比较传统所使用的卫星遥感摄影技术，现阶段新兴起的无人机摄影测量技术在工期、分辨率和机动性等方面都具有较高的优势，而其余载人航空摄影测量相互比较则在成本和安全性方面具备较高的优势。本文以DM150C型号的无人机作为研究对象，测绘区域为新疆某区域的风电场，测绘项目则为1：2000，以此展开研究并应用差分系统来进行成图精度和像控点数量影响的对比分析。

1.测区及设备概况

（1）测区概况。本项目所测量的区域是新疆维吾尔自治区北部，被测量区域的总面积参数为45km2，海拔高度参数870～970m，地形种类为荒漠沙地，地形情况相对较为开阔，具有良好的日光照射条件，对航测工作的负面因素较少，被测量区域内的山丘纵横，因此对车辆行驶造成严重影响，进行像控点布设的难度较高。

（2）航摄布设及设备参数。被测量区域的范围面积较大，因此落差值较小，按照发布的低空数字航空摄影规范，明确设置相关的航测参数：航向重叠75%，地面分辨率12cm，旁向重叠50%，航飞海拔1800.00m，摄影基线124m，本次航摄应用设备的具体参数如表1所示。

2.差分设备的安装地面基准站的架设

CNSS所使用的空中三角测量理论体系则需要通过安装在航摄飞机，利用GNSS接收机能够对CNSS卫星信号进行适当的处理检测，通过航空摄影技术能够利用自身的脉冲能够将CNSS载波相关的测量动态定位技术所具备的离线数据能够有效管理内部的三维坐标，将其内部所测试的最终观测数值添加到摄影测量区域内部来进行平差测绘，通过构建一致的数学模型来明确地面目标点位和相片方位元素，最终能够针对质量问题展开相关的评定，无人机的差分系统囊括了机载高频轻型接收机、地面基准站和天线，具体工作原理如图1所示。

（1）机载差分设备安装。机载差分系统在安装方面比较容易，但是安装的位置需要进行适当的调查，要确保直接接收器能够顺利接收到信号，避免安装工艺出错所引发的数据丢失现象发生，因此需要注意如下几方面：

首先，要将差分天线设备安装在远离无人机的区域;其次，要将差分天线安装在摄像机的正上方，确保最终记录的空间位置与航摄仪之间的位置相邻;再次，差分天线不可安装在机身过于抖动的位置，防止过度振动对数据传输链造成严重的负面影响;最后CNSS定位是通过卫星技术实现，因此需要安装在适合无人机工作的地方。

（2）差分基准站架设。首先，基准站需要安装在视野较为广阔的地点，要确保改地点坐标系与像控点坐标系之间相同，保证曝光点线坐标与地面测量系统之间的尺寸基准度相同。

其次，基准站应当设置开机时间为机载差分的10min以上，关机时间需要比机载设备晚10min。

最后，充足的数据能够有助于对未知数的计算，因此基准站在静态数据采样频率设置方面应当设置为1Hz。

3.项目施测及成果精度对比

（1）装载差分设备前后像控点布设。①差分设备布设准备阶段。在该阶段设备需要针对区域网的像控点进行有序布设，要确保航线两旁和中央的平高点设置有效的控制点，相邻控制点的跨度基线需要设置为7条以上，区域网采用加密的平差区域设置，最外围区域需要设置大量的像控点来实现对行社区与的联系，一共设置了114个像控点。②装载差分设备之后。需要针对设备的隔行带问题进行重新加密，将原本布设方案当中的像控点数量进行一定的精简，本文在试验期间将其精简到了58个。

（2）差分系统精度。应用差分系统能够对航线范围内部的查分数据情况进行精准度方面的试验，实验结果的除CNSS系统的解始设置为固定解，因此CNSS在差分航迹点方面存在着较高的连续性，最终定位的精度小于3cm。

（3）缩减像控点前后精度分析。在实际作业期间应用CNSS系统的动态RTK技术能够针对检查点进行有效的数据采集，应用到立体像对定位精度方面进行检查之后能够得出航摄的最终数据，像控点能够对光束法区内部的区域进行解算，要确保机载差分CNSS数据能够充当观测值进行观测，具体平差精度的检查结果如表2所示。

4.结语

本文通过研究结果得出了无人机差分设备的改进工作，通过精度对比和实际测量对比等方式进行对比，对比结果得出在同样地形1：2000测绘当中应用无人机差分系统能够在保证地形图高程和平面精度的基础上降低49%的像控点数量，以此降低对现场设备投入的资金成本，减少项目的施工工期，具有显著的像控工作效果。

参考文献

[1]石硕.UAV航摄系统在水电工程大比例尺地形图测量中的应用[J].中国水能及电气化，2020（01）：26-30.