固定翼輕型無人機(jī)航攝系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用介紹-桂木政

固定翼輕型無人機(jī)航攝系統(tǒng)二O一一年十一月建設(shè)與應(yīng)用情況介紹四川省遙感信息測繪院一、概況二、隊伍建設(shè)三、應(yīng)用情況四、體會與建議2010年4月，國家測繪地理信息局在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用國產(chǎn)固定翼輕型無人機(jī)航攝系統(tǒng)(ZC-1)，四川測繪地理信息局作為首批16個省級測繪單位之一進(jìn)行了系統(tǒng)的配備。四川測繪地理信息局將“固定翼輕型無人機(jī)航攝系統(tǒng)ZC-1”沉淀于四川省遙感信息測繪院。系統(tǒng)配置以來，我院積極開展隊伍建設(shè)、制度建設(shè)、無人機(jī)試驗、人員培訓(xùn)、裝備建設(shè)等工作，并很快形成生產(chǎn)力。該系統(tǒng)已為應(yīng)急搶險、災(zāi)后重建、新農(nóng)村建設(shè)、數(shù)字城市建設(shè)、地理國情監(jiān)測以及工程建設(shè)等諸多領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，提供了及時的測繪保障服務(wù)。一、概況二、隊伍建設(shè)三、應(yīng)用情況四、體會與建議人員組成：成立了無人機(jī)分隊，分隊成員5人成立了無人機(jī)影像數(shù)據(jù)處理小組（包括2名操控手、1名地面控制人員、1名機(jī)務(wù)人員，1名保障人員）配置設(shè)備裝備：佳能5DmarkII定焦數(shù)碼相機(jī)3臺(24mm、35mm、50mm)地面運輸與保障系統(tǒng)：汽車、大功率電池、手持GPS、

對講機(jī)安全保障裝備：警示衣、警示筒、警示繩、遮陽傘、

野外用便攜式桌椅數(shù)據(jù)后處理設(shè)備：便攜式計算機(jī)2臺及軟件教練機(jī)3架制定規(guī)章制度：《無人機(jī)組崗位職責(zé)》《無人機(jī)安全生產(chǎn)規(guī)定》《無人機(jī)維修保養(yǎng)手冊》《無人機(jī)航攝成果質(zhì)量檢驗與整理技術(shù)規(guī)定》組織系列培訓(xùn)：參加國家測繪地理信息局和中測新圖聯(lián)合舉辦的第一屆“無人機(jī)航攝技術(shù)培訓(xùn)”4人參加國家測繪地理信息局舉辦的“無人機(jī)低空航空攝影測量國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)”培訓(xùn)班3人選派2名操控手在成都進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)開展技術(shù)試驗：低空無人機(jī)航攝影像測繪地形圖是新型的測繪技術(shù)和測繪工藝，為了能盡快形成生產(chǎn)力，我院積極開展相關(guān)課題研究和技術(shù)試驗，分別在三個試驗區(qū)進(jìn)行了低空無人機(jī)航攝影像測繪1：1000、1：2000地形圖的試驗。四川省都江堰市玉堂鎮(zhèn)、綿陽市近郊1:1000試驗四川省德陽市黃許鎮(zhèn)1:2000試驗開展了“固定翼輕型無人飛機(jī)航攝系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)體系研究”課題研究開展技術(shù)試驗：

試驗區(qū)一：四川省都江堰市玉堂鎮(zhèn)（丘陵）攝影時間：2010年6月，焦距：35CM，地面分辨率：9CM區(qū)域網(wǎng)平差試驗：分別選取了1條、2條、3條、4條、6條基線跨度布設(shè)野外像片控制點對同一區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行空中三角測量平差解算，利用相同的野外檢查點進(jìn)行檢測。

檢測結(jié)果：基于區(qū)域網(wǎng)布設(shè)方案6條基線跨度布設(shè)的平高點參與定向進(jìn)行空中三角測量平差解算，其平面和高程精度均可達(dá)到《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》對1：1000丘陵地的精度要求。開展技術(shù)試驗：

試驗區(qū)二：四川省綿陽市近郊石馬鎮(zhèn)（丘陵）攝影時間：2011年1月，焦距：35CM，地面分辨率：10CM區(qū)域網(wǎng)平差試驗：按6條基線跨度布設(shè)了113個野外像片控制點作為定向點進(jìn)行空中三角測量平差解算，利用135個野外檢查點對平差結(jié)果進(jìn)行檢測，其平面、高程精度均滿足《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》對1：1000丘陵地的精度要求。開展技術(shù)試驗：地形圖精度檢測：將外業(yè)實測高程點導(dǎo)入立體模型檢測立體模型高程精度。檢測結(jié)果如下（單位：米）：

單位：米圖號地形類別檢查點個數(shù)高程中誤差最大誤差航內(nèi)規(guī)范中誤差（1:1000）3496.0-474.5丘陵610.2600.7620.53495.5-474.5丘陵600.1880.6660.5

試驗區(qū)二：四川省綿陽市近郊石馬鎮(zhèn)（丘陵）開展技術(shù)試驗：

試驗區(qū)三：四川省德陽市黃許鎮(zhèn)攝影時間：2010年7月，焦距：24CM，地面分辨率：21CM地形類別為平地、丘陵地。區(qū)域網(wǎng)平差試驗：分別選取了2條、4條、6條、8條、12條、18條、24基線跨度布設(shè)野外像片控制點對同一區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行空中三角測量平差解算，利用相同的野外檢查點進(jìn)行檢測。開展技術(shù)試驗：區(qū)域網(wǎng)平差檢測結(jié)果：單位：米

試驗區(qū)三：四川省德陽市黃許鎮(zhèn)方案基線跨度數(shù)定向點個數(shù)檢查點個數(shù)定向點最大誤差檢查點最大誤差規(guī)范限差(平地)（1:1000）平面高程平面高程平面高程一21191420.288-0.1900.330-0.187基本定向點：0.3檢查點：0.5基本定向點：0.2檢查點：0.28二4641420.289

0.1600.3800.206三6441420.277-0.1760.3900.244四8361420.278-0.1570.3820.469五12261420.285-0.1650.4020.708六18261420.2860.1430.423-0.758七24171420.2950.1420.4040.661開展技術(shù)試驗：地形圖精度檢測（平面）：單位：米

試驗區(qū)三：四川省德陽市黃許鎮(zhèn)1:1000DLG精度匯總表

圖號地形類別檢查點個數(shù)平面中誤差最大誤差航內(nèi)規(guī)范中誤差462.5-503.0平地690.270.570.61:2000DLG精度匯總表

圖號地形類別檢查點個數(shù)平面中誤差最大誤差航內(nèi)規(guī)范中誤差462.0-501.0平地860.461.061.2462.0-502.0平地700.370.941.2462.0-503.0平地510.400.951.2462.0-504.0丘陵580.580.951.2開展技術(shù)試驗：地形圖精度檢測（高程）：

試驗區(qū)三：四川省德陽市黃許鎮(zhèn)圖號地形類別檢查點個數(shù)高程中誤差最大誤差航內(nèi)規(guī)范中誤差(1:2000)462.0-501.0平地490.290.650.4462.0-502.0平地390.320.710.4462.0-503.0平地530.280.680.4462.0-504.0丘陵530.360.790.5開展技術(shù)試驗：

試驗結(jié)論：利用“固定翼輕型無人飛機(jī)航攝系統(tǒng)”，基于區(qū)域網(wǎng)布設(shè)方案6條基線跨度布設(shè)一對野外平高像片控制點的方法，可進(jìn)行：①丘陵地區(qū)1:1000地形圖測制。②平地、丘陵地區(qū)1:2000地形圖測制。一、概況二、隊伍建設(shè)三、應(yīng)用情況四、體會與建議無人飛機(jī)航攝系統(tǒng)配備以來，完成了1500多平方公里航空攝影，制作了1:1000、1:2000數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字線劃圖（DLG）、數(shù)字高程模型（DEM）及三維景觀模型等系列成果，這些成果在應(yīng)急搶險、災(zāi)后重建、新農(nóng)村建設(shè)、數(shù)字城市建設(shè)、地理國情監(jiān)測以及工程建設(shè)等諸多領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。2010年8月13日，四川省多處地區(qū)因強(qiáng)降雨引發(fā)了泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，我院立即啟動應(yīng)急測繪保障預(yù)案，派遣無人機(jī)分隊趕赴受災(zāi)地點，對清平、映秀、虹口、龍池等地受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行航空攝影，及時獲取了災(zāi)區(qū)60多平方公里的最新影像，并制作影像專題圖，提供“8.13”搶險救災(zāi)指揮部及各級政府決策使用。（一）服務(wù)于應(yīng)急搶險測繪保障文家溝清平鄉(xiāng)（二）服務(wù)于災(zāi)后重建測繪保障以無人機(jī)航攝系統(tǒng)獲取的0.05米、0.2米高分辨率航空影像，在新、老北川縣城三維景觀模型建設(shè)中得到了很好的應(yīng)用，為整個災(zāi)后恢復(fù)重建工程提供了有力的測繪保障。5.12地震后，老北川縣城房屋倒塌80%以上，變成一片廢墟。老北川縣城基本不具備恢復(fù)重建的條件，在縣城舊址建立“北川地震博物館”。隨著時間的推移，老北川縣城地震遺跡不斷發(fā)生變化，為了更好保存震后現(xiàn)狀，為地震研究、地震博物館展覽和地震預(yù)防宣傳提供翔實史料。我院利用無人機(jī)獲取的老北川縣城高分辨率影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，采用三維建模技術(shù)，實現(xiàn)了對老北川縣城三維模擬仿真表現(xiàn)。1、老北川縣城三維景觀模型建設(shè)數(shù)字正射影像(DOM)數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)字地面模型(DOM+DEM)老北川震后三維模型2011年4月，在北川新縣城進(jìn)行了0.05米地面分辨率、30平方公里的無人機(jī)航空影像，制作完成了1:500DOM、DEM數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)已很好地用于新北川三維模型建設(shè)，同時還建立了新北川數(shù)字城市公共服務(wù)平臺，為政府規(guī)劃決策、城市管理、公安、消防、環(huán)保、衛(wèi)生、交通等提供服務(wù)。2、新北川縣城三維景觀模型建設(shè)數(shù)字正射影像(DOM)數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)字地面模型(DOM+DEM)國家測繪地理信息局以及新華網(wǎng)網(wǎng)站上公布了新老北川三維景觀模型視頻，通過視頻，公眾通過網(wǎng)絡(luò)直觀地了解了5.12汶川地震對老北川縣城造成的巨大破壞，同時看到了全國人民支援災(zāi)區(qū)，重建新北川的巨大成果。我院先后利用無人機(jī)航攝系統(tǒng)在德陽市黃許鎮(zhèn)、蒲江縣成佳鎮(zhèn)進(jìn)行航空攝影，獲取了110多平方公里0.2米得航空影像，以獲取的影像為數(shù)據(jù)源，制作完成了1:2000DOM、DLG成果，為德陽市黃許鎮(zhèn)和浦江縣成佳鎮(zhèn)災(zāi)后重建新農(nóng)村建設(shè)整體規(guī)劃提供了可靠的測繪保障。（三）服務(wù)于新農(nóng)村建設(shè)德陽市黃許鎮(zhèn)蒲江縣成佳鎮(zhèn)我院利用無人機(jī)航攝系統(tǒng)在北川老縣城至唐家山堰塞湖區(qū)域、汶川縣水磨鎮(zhèn)和北川新縣城進(jìn)行進(jìn)行了航空攝影，為唐家山堰塞湖地質(zhì)災(zāi)害治理監(jiān)測，為水磨鎮(zhèn)、新北川城市變遷監(jiān)測提供最新的影像數(shù)據(jù)源。（四）服務(wù)于地理國情監(jiān)測2011年6月，在北川老縣城至唐家山堰塞湖區(qū)域進(jìn)行了無人機(jī)航空影像，利用獲取的最新影像制作完成了DOM、DEM成果，計算出滑坡土石方量，并與震后2008年5月15日獲取的唐家山堰塞湖航空影像進(jìn)行了滑坡面積、滑坡量、堰塞體形態(tài)、堰塞湖容量以及周邊滑坡的對比分析，形成了相關(guān)成果數(shù)據(jù)，為專業(yè)部門提供服務(wù)。1、唐家山堰塞湖地質(zhì)災(zāi)害治理監(jiān)測2008年5月15日2011年6月2010年12月和2011年4月，分別在汶川縣水磨鎮(zhèn)、北川新縣城開展了無人機(jī)航空影像，并利用該影像制作完成了DOM成果，將5.12汶川地震前、地震后及重建后三個時段水磨鎮(zhèn)、新北川縣城正射影像進(jìn)行城市變遷等相關(guān)信息的對比分析，形成了相關(guān)成果數(shù)據(jù)，為政府建設(shè)規(guī)劃部門提供服務(wù)。2、水磨鎮(zhèn)、新北川城市變遷監(jiān)測水磨

鎮(zhèn)重建后影像圖2007年7月2008年6月2011年6月新北川重建后影像圖2005年2008年2011年無人機(jī)航攝系統(tǒng)為綿陽市石馬鎮(zhèn)貨運火車站規(guī)劃選址（23平方公里）、江蘇金壇地下儲氣庫規(guī)劃（35平方公里）、梁平至忠縣高速公路建設(shè)（正線與比較線共150余公里）等工程項目進(jìn)行航空攝影，并制作了DOM、DLG成果，為工程建設(shè)提供及時的測繪保障服務(wù)。（五）服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)工程建設(shè)綿陽市石馬鎮(zhèn)線劃圖（DLG）江蘇金壇影像圖和線劃圖梁平至忠縣高速公路規(guī)劃用圖一、概況二、隊伍建設(shè)三、應(yīng)用情況四、體會與建議十分必要意義重大無人機(jī)航攝系統(tǒng)配備以來，我院成功應(yīng)用服務(wù)于以上各個領(lǐng)域，取得了很好的成績，給我們的最大體會是無人機(jī)航攝系統(tǒng)的建設(shè)十分必要、意義重大。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：體會1、是現(xiàn)有航空航天影像獲取體系強(qiáng)有力的補(bǔ)充

我國目前一些地區(qū)受天氣多云多霧的影響，以現(xiàn)有的航空航天影像獲取體系難以獲取影像，制約了該地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對測繪的需求。無人飛機(jī)具有機(jī)動、靈活、云下攝影的優(yōu)勢，可以在局部區(qū)域提供高效的測繪保障。2、是應(yīng)對突發(fā)事件測繪保障的重要手段

突發(fā)事件具有偶然性、不可預(yù)測性，一旦發(fā)生，各級政府部門需第一時間做出響應(yīng)，對事件發(fā)生的地理位置、受災(zāi)范圍和災(zāi)情狀況有迫切需求，無人機(jī)航攝系統(tǒng)以其自身快速、靈活、機(jī)動的特性，能提供及時的測繪應(yīng)急保障服務(wù)。3、是重點區(qū)域監(jiān)測地理國情的基本工具