简述山区测绘型低空无人机航线设计和优化

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　　摘 要 随着我国科技水平的快速发展，无人机也得到了普及，并广泛应用在各个低空航测作业。而在实际无人机作业过程中，部分操作人员欠缺对无人机航线进行合理设计，使得无人机在进行作业时并未能发挥它的最大化作用。本文对无 人机在山区作业时的航线设计与优化进行研究分析。
　　关键词 山区;测绘型;低空无人机;航线设计;优化
　　低空无人机具备“三高”优势，即效率高、分辨率高以及灵活性高，并在农业、灾难救援、测绘等方面取得一定的成果。在实际山区测绘过程中，由于地形复杂、范围较广，使得山区测绘对精确度的标准相对较高，而通过将低空无人机的遥感技术，有利于满足山区高精度测绘工作的要求，同时进一步降低了测绘成本，提高分辨率，进而促使相关测绘单位实际测量的工作效率。然而，由于无人机在飞行高度、面积等方面存在许多不足之处，若不能对实际地形较为复杂的山区测绘无人机航线进行合理设计与优化，在一定程度上有可能影响测绘单位的测量效率以及难以保障测量数据的精确性。
　　1 低空无人机航飞的影响因素
　　1.1 无人机自身的约束因素
　　不同无人机在制造、用途、类型等方面存在不同的差异，使得在性能方面也有一定的区别。因此，在实际航线设计过程中，首先应要考虑无人机的角度问题，而基于飞行器的机动性能约束，则要将飞行器最大爬升角、下降角以及最大拐弯角来综合考虑。山区测绘型的无人机航拍所需照片比例尺相符，因此无人机不仅不需要进行垂直方位的机动，同时也不用考虑下降角与爬升角。其次，在设计航线时，应要保障无人机与地表面维持足够安全的高度，进而减少坠机风险。此外，鉴于无人机的受燃油时长有限，在设计航线时应要对航迹调控至最大限度为Lmax。无人机爬升、平飞或下滑等状态的油耗指数各不相同，因此，在实际航线设计时，长度大于最大限度的航迹可消除[1]。
　　1.2 自然因素
　　无人机起飞时需要充足的爬升力，而通过逆风起飞则有助于增加爬升力。但是，不尽相同的无人机对风速的详细参数较为严格。无人机升空之后，可能会受到天气变化的影响，云层遮挡物会对无人机的航飞形成很大的胁迫，如表面结冰或其电子设备遭受云层闪电的抨击，严重情况下极易发生无人机受损等不良现象。
　　2 山区测绘型无人机航线的设计与优化
　　2.1 航线设计
　　若想有效开展山区测绘型的无人机航测工作，首先應要对无人机航线进行科学合理的设计。航线设计不仅是测绘信息收集前期的首要工作内容，同时也是引导无人机航空摄影的关键技术文献。在实际航线设计过程中，相关设计人员应要将无人机的精度需求、作业范畴、相机参数、影像用途和地势特点等要素来综合考虑，进而对数据的获取、转换、标准化以及可视化等运用问题的解决具有较大作用，与此同时，应要在保障质量的基础上才能开展最佳的航线设计。由于不同地区所采用的坐标系统不同，本文不做详细的陈述，而在进行各个坐标位置的转换后，应要对航线设计的内容进行全面的安全检查，详细的检查内容包含有航线的走向合理性，检查有无主点落水等情况的发生，其次，应要对区域的覆盖完整程度进行检查，如分区划分的合理性，分区内的地势高差是否控制于1/6的摄影航高之内。另外，应要对摄影基面、航高的合理性以及地面的分辨率与照片的重叠度是否标准一致进行检查。此外，为了有效保证航线设计的安全性，通常情况下会将转换的数据生成航线，从而在一致的图形界面中，对已生成的航线进行可视化，并结合对应区域的数字地图来检查航线设计标准是否与航摄的要求相符，应注意在必要时，对部分重要点位采取GPS补点，在一定程度上对航线设计的安全性与准确性具有一定的保障意义。
　　2.2 航线优化
　　（1）像控点的设置与测量
　　无人机的航空影像像幅较小，并且航片之间的重叠度高，基线的长度较短，而为了有效满足测图精度标准的像控点设计方案，是应用无人机进行航摄影像测绘地形图的重点。因此，在实际的像控点设置时，应要运用区域网的设置方法，即将整个作业区域按等权区域划分，各个区域的控制点布局均匀并逐步随测绘区的面积而增加，完成摄影之后，通过利用MAP-AT软件，从而自动生成DEM，同时将作业区的影像连接，与地形、地貌相结合来等权区域划分，其次，在等权区域的界限附近圈定与像控点相符的目标点，结合影像来截取点位附近的放大图打印，进而提供外业测绘。此外，像控点的起始点测量运用D级GPS的控制网资料，在像控点的平面位置处测量，由于受到山区地物的遮挡，而应用全站仪进行测量效果更佳。像控点的高程测量应用GPS的二次曲面来模拟高程方法的测定。像控点的坐标采取初始化观测的两次固定解来求平均值，整合后和刺点图同步上交内业进行加密。
　　（2）确定摄影的时间间隔
　　在已定的无人机飞行高度H与飞行的速度V后，无人机系统将自动进行连续摄像，且摄影时间间隔T为;T=（1-P）×M×A×（H/F）/V
　　（3）自动空三
　　自动空三和模型制造是遥感信息处理中的核心技术，即通过将影像的列表、确定航带的相对关系、连接点布局、平差解算、定向以及生成核线影像等核心技术路线所组成，大多由遥感信息的处理系统软件来完成。而全自动空三是按照建造航带内与航带之间的拓扑关系网以及POS数据的全自动提取连接点，通过应用大量平差点和快速平差算法来完全排除粗差点，应用控制点作为空中三角测量与计算获取精准的外方位因素，经过控制点的数据生成DEM，利用DEM数据进而生成DOM。
　　3 结束语
　　综合上述，随着无人机的各种软硬件设备与遥感技术的不断发展，从而对测绘部门应急的测绘任务有了更高的要求，而往后的航线设计中还将出现诸多未知因素，因此，应要结合先进技术来制定合理的航飞路线设计，有助于为后续测绘工作与无人机航飞安全奠定良好的基础。
　　参考文献
　　[1] 陈斯恺.无人机航摄在丘陵地区大比例尺地形图测绘中的应用研究[J].福建地质，2018，37（03）：76-81.
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