差分GPS無人機(jī)航測技術(shù)測試及分析

于彬

摘要：伴隨當(dāng)前差分GPS技術(shù)的出現(xiàn)，RDA 輔助空三已經(jīng)逐步從實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模使用，這也是當(dāng)前低空航測技術(shù)快速突破的一個(gè)信號，其操作基地在差分 RDA能夠?qū)娇諗z影時(shí)刻攝影中心的空間位置進(jìn)行準(zhǔn)確的獲取，并且以此為基礎(chǔ)納入到區(qū)域網(wǎng)平差的計(jì)算當(dāng)中，可以讓地面控制點(diǎn)大幅度的減少，本文重點(diǎn)對差分GPS無人機(jī)航測技術(shù)測試進(jìn)行分析和研究，以供參考。

Abstract： With the advent of the current differential GPS technology， RDA-assisted air three has gradually changed from experimental to large-scale use. This is also a signal for the rapid breakthrough of low-altitude aerial survey technology. Its operating base is able to accurately obtain the spatial position of the aerial photography time photography center in the differential RDA， and based on this， it is included in the calculation of the regional network adjustment， which can greatly reduce ground control points. This paper focuses on the analysis and research of differential GPS drone aerial survey technology test for reference.

關(guān)鍵詞：差分GPS;無人機(jī)航測技術(shù);GNSS;技術(shù)流程

Key words： differential GPS;unmanned aerial vehicle aerial survey technology;GNSS;technical process

中圖分類號：P228.4;V279+.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）23-0260-02

1 ?差分GPS無人機(jī)航測技術(shù)測試研究概述

在我國，相關(guān)項(xiàng)目推動下，比如土地確權(quán)、地理國情等，無形中加速了無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，并且此項(xiàng)技術(shù)在很多項(xiàng)目當(dāng)中得到了成功的應(yīng)用，形成了一種無人機(jī)航測技術(shù)熱。然而這種技術(shù)在使用的過程中也出現(xiàn)了一些問題，產(chǎn)生了一些技術(shù)短板，比如說像幅相對較小，而且重疊度不規(guī)范，飛行的過程中影像旋偏大，讓空中三角測量作業(yè)的難度大幅度增加，與此同時(shí)還需要保證在野外按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置像控點(diǎn)，像控點(diǎn)密度要高，確保無人機(jī)航測的精準(zhǔn)度滿足應(yīng)用要求，也正是航測的影像技術(shù)特點(diǎn)也限制了無人機(jī)航測不能在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用推廣。在新技術(shù)差分GPS技術(shù)的發(fā)明與發(fā)展推廣，GPS能夠成功輔助低空航測技術(shù)的精確度，也成為低空航測技術(shù)有所突破的關(guān)鍵因素。此項(xiàng)技術(shù)的工作原理主要體現(xiàn)在差分GPS能夠?qū)綔y攝影時(shí)刻航測中心的空間位置進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，并且可以代入到區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算當(dāng)中，可以讓地面的控制點(diǎn)大量的減少，本文與實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，合理的分析無人機(jī)差分GPS航測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并且對比常規(guī)航測技術(shù)的精度，對其優(yōu)越性和可行性進(jìn)行驗(yàn)證，讓地面控制點(diǎn)大大減少。在少量地面控制點(diǎn)的條件下，都能夠通過低空航測技術(shù)獲取大比例尺的地形圖，這樣可以讓作業(yè)成本大幅度減少，讓工作效率逐步提高。

2 ?測試計(jì)劃

在本次無人機(jī)測試的過程中，主要使用了部分控制方式進(jìn)行布點(diǎn)，再差分RDA結(jié)算的結(jié)果與空中三角測量加密計(jì)算相結(jié)合，對比常規(guī)的方式，為了對無人機(jī)差分GPS航測技術(shù)的精度進(jìn)行驗(yàn)證，主要在河北某水庫灌區(qū)當(dāng)中繪制1：2000的地形圖，并且通過部分控制方法進(jìn)行操作，分析測試的結(jié)果。

3 ?差分GPS無人機(jī)航測技術(shù)測試

3.1 技術(shù)流程

在實(shí)驗(yàn)的過程中，搭載空間航空行多模雙頻gnss接收機(jī)以及數(shù)碼相機(jī)，在地面基站方面使用南方GPS數(shù)據(jù)處理的過程中通過相關(guān)的gnss拆分后處理軟件進(jìn)行操作，空中三角測量的過程中使用的軟件是 inpho5.6版本數(shù)字影像測量系統(tǒng)。在進(jìn)行差分GPS無人機(jī)航測技術(shù)使用的過程中，需要注意以下幾個(gè)問題。

3.1.1 AG200 與無人機(jī)的安裝和同步

在無人機(jī)上進(jìn)行g(shù)nss天線安裝的過程中，需要對位置進(jìn)行合理的選擇，這與GNSS接收機(jī)的工作有著直接關(guān)聯(lián)，需要注意不能對GNSS天線出現(xiàn)遮擋，需要把GNSS天線設(shè)置在飛機(jī)頂部中，軸中心線處不能在天線的周圍出現(xiàn)干擾源，否則會對GNSS天線的工作產(chǎn)生影響，與此同時(shí)GNSS接收機(jī)需要和GNSS天線之間進(jìn)行連接。

3.1.2 基站的架設(shè)和航飛

在進(jìn)行航測的過程中需要架設(shè)GPS完成靜態(tài)觀測的工作，基站需要和中心位置的距離合理。在設(shè)置的過程中要處于測區(qū)范圍當(dāng)中，并且與中心位置的距離越近，在差分精度方面的效果越好。在本次測量的過程中，將基站控制在測區(qū)內(nèi)部，符合測量的具體需要，另外通過RTK對坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行觀測，并且在航飛前后都可以依照要求進(jìn)行相應(yīng)的靜態(tài)觀測。

3.1.3 GNSS 差分后處理

通過際上空間Caravel PP 軟件對差分GNSS 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，主要包含了以下幾個(gè)部分，首先對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)備，其次新建相應(yīng)的工程，第三進(jìn)行GNSS基站和流動數(shù)據(jù)的添加，接著通過Caravel PP 軟件對配置進(jìn)行設(shè)置，主要是完成動態(tài)差分定位等工作，在此過程中要進(jìn)行6個(gè)像控點(diǎn)的選取，對7參數(shù)以及高程擬合值等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

3.2 精度情況分析

在進(jìn)行GNSS差分處理之后，航跡曝光點(diǎn)出現(xiàn)綠色，出現(xiàn)這種情況是由于結(jié)算的時(shí)候整周模糊度獲得了固定的結(jié)果。與此同時(shí)還說明定位精度控制在5厘米以內(nèi)。利用航跡pos軟件完成后拆分結(jié)算的工作，在航跡pos點(diǎn)當(dāng)中沒有出現(xiàn)紅色的點(diǎn)，這就說明在標(biāo)準(zhǔn)差收斂方面獲得了較好的效果，相對精度控制在5厘米以內(nèi)，在測區(qū)當(dāng)中均勻的進(jìn)行6個(gè)像控點(diǎn)的選擇，利用GPS坐標(biāo)軟件對其參數(shù)和高程擬合值進(jìn)行計(jì)算。

4 ?差分GPS無人機(jī)航測技術(shù)分析和總結(jié)

首先，在GNSS輔助平差的情況下，空三平差具有較高的精度，這是其他航測技術(shù)無法達(dá)到的。

其次，如果所測區(qū)域地形起伏情況不大，通過GNSS輔助的空中三角測量，讓外業(yè)控制點(diǎn)減少，甚至可以減少1/2的外業(yè)控制點(diǎn)，能夠獲得較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，與此同時(shí)為了進(jìn)一步證明GNSS輔助的效果，可以在一些復(fù)雜山區(qū)地形當(dāng)中進(jìn)行深入的測試。

第三，當(dāng)前差分GPS四角平高，雙排高層布點(diǎn)的方案還有一些不足之處，無法保證在丘陵區(qū)域進(jìn)行的高程精度，這種布點(diǎn)方案無法在高程精度要求高的項(xiàng)目當(dāng)中應(yīng)用，主要是由于小相幅單反相機(jī)會出現(xiàn)基高比小、鏡頭畸變大等問題而造成高程精度較差，與此同時(shí)，這也是當(dāng)前低空無人機(jī)技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)了一個(gè)難題，在測繪的過程中需要使用一些畸變小的專業(yè)航拍攝像機(jī)。

第四，在測繪的過程中需要通過LED來校正相機(jī)參數(shù)，獲得的畸變參數(shù)有一定的誤差，沒有準(zhǔn)確性。在通過有誤差畸變參數(shù)進(jìn)行常規(guī)空三數(shù)據(jù)獲取的過程中可能會出現(xiàn)更大的高程誤差，所以需要通過檢校場方式對正相機(jī)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。

第五，在GNSS后差分平差后的pos數(shù)據(jù)獲取之后，可以將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使之成為目標(biāo)系坐標(biāo)，在此過程中對其參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的使用，在選擇控制點(diǎn)位置以及控制點(diǎn)精度后，一定要對其參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的運(yùn)用，這也是計(jì)算過程中的基礎(chǔ)要求。在完成轉(zhuǎn)換之后需要進(jìn)行相應(yīng)的校驗(yàn)，只有校驗(yàn)合格之后才能進(jìn)行使用。

第六，在測繪的時(shí)候最大的問題在于高程精度在有構(gòu)架航線的情況下差分GPS輔助空三可以使用常規(guī)控制點(diǎn)的1/2的控制點(diǎn)就能夠達(dá)到精度要求，然而平面精度在使用測區(qū)四角少數(shù)幾個(gè)控制點(diǎn)的條件下就能夠符合要求，所以在航飛設(shè)計(jì)的過程中需要多形成幾個(gè)構(gòu)架航線，這樣可以在一定程度上獲得更好的效果。

5 ?結(jié)束語

當(dāng)前無人機(jī)航測遙感技術(shù)發(fā)展的速度進(jìn)一步加快，是一種以無人機(jī)為基礎(chǔ)的新型空中信息獲取和處理的工具，能夠搭載相關(guān)的設(shè)備有效的對地面的情況進(jìn)行觀測，以獲得較好的遙感信息，這種系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的航空攝影技術(shù)具有精度高而且成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的投入到各個(gè)領(lǐng)域的使用。當(dāng)前數(shù)字城市的發(fā)展速度進(jìn)一步加快，無人機(jī)航測遙感技術(shù)在新農(nóng)村測繪保障和救災(zāi)應(yīng)急方面也取得了較大的應(yīng)用，通過差分GPS對無人機(jī)航測技術(shù)進(jìn)行研究和分析發(fā)現(xiàn)，可以通過少量的地面控制點(diǎn)準(zhǔn)確的繪制出大比例的地形圖，可以讓作業(yè)的成本大幅度減少，讓工作的效率提高。

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