DA42MPP双载荷测绘型特种飞机航测应用案例分析

原野，谭程华

（1.中电科（德阳广汉）特种飞机系统工程有限公司，四川成都 611731；2.江苏省金威遥感数据工程有限公司，江苏南京 211100）

DA42MPP双载荷测绘型特种飞机航测应用案例分析

原野1*，谭程华2

（1.中电科（德阳广汉）特种飞机系统工程有限公司，四川成都 611731；2.江苏省金威遥感数据工程有限公司，江苏南京 211100）

2015年10月，基于钻石DA42 MPP平台的双载荷测绘型特种飞机在奥地利完成了首次验证飞行［1］。本文对DA42 MPP飞机平台的性能与特性，双载荷系统的组成与架构做了介绍，并对此次验证飞行案例中的飞行数据和测绘数据的质量、精度进行了分析与评估。结果表明，双载荷系统可以同时协同工作，所获取的航测数据的质量与精度满足测绘行业的国家规范和标准，基于钻石DA42 MPP的双载荷测绘型特种飞机能够满足航拍航测任务。

钻石DA42 MPP测绘型；双载荷系统；机载LiDAR；测绘产品

1　研究背景与目的

近几年，随着国家信息化建设步伐的加快，低空空域对民用市场逐步开放［2］，各类通航飞机如雨后春笋般加入到航拍航测任务中来。目前国内的航测作业主要依靠运-5飞机，还有少量运-8、运-12、空中国王、里尔等飞机，同时也引进了塞斯纳208B、PC-6、泰克南、大棕熊等中低空飞机。由于日趋低廉的航测市场价格，以上飞机参与航测任务的运营成本偏高，作业效率偏低，直接增加了测绘数据的获取成本，间接影响到信息化建设的整体速度。国内航测市场迫切需要一款运营成本低，作业效率高的测绘型特种飞机。

2015年10月，基于钻石DA42MPP飞机平台集成改装的双载荷测绘型特种飞机在奥地利进行了验证飞行，同时获取了测区内大幅面的航空影像数据与LiDAR点云数据。本文通过对此次验证飞行案例中所获取测绘数据的质量进行分析与评估，目的在于验证集成后的双载荷系统是否能同时协同工作，进一步验证该款测绘型特种飞机是否能适用于国内的航拍任务。

2　DA42　MPP平台性能

DA-42系列飞机是奥地利钻石飞机公司生产的一款双发四座机型，它在融合钻石品牌系列飞机的设备和新技术的同时，也具备自身独特的风格和优势。它采用双发短舱式发动机布局，机翼设计为悬臂式下单翼，并带有翼梢小翼，尾翼为T型；机身和机翼主要采用复合材料制造，采用一体化成形技术。动力系统采用2台170马力的AE300涡轮增压发动机和2片三叶恒速螺旋桨，发动机采用电子控制单元（ECU）进行控制。燃油系统包括二个位于左右机翼的主油箱、二个位于左右发动机短舱的副油箱和一个位于机舱的可选附加油箱。DA42 MPP是在DA42的基础上改进的多用途平台，对机身强度进行了加强，可以外挂不同的任务载荷设备，改装成为具有特殊用途的特种飞机。

测绘型特种飞机基于DA42MPP平台改装，在机头部位加装头舱，内置航测相机，在机腹部分外挂腹舱，内置激光雷达设备。其构型与尺寸如图1所示:

图1　平台与设备尺寸示意图

DA42MPP测绘型飞机采用双发四座布局，最大起飞重量接近两吨，使用航空煤油作为燃油，其主要性能参数如表1所示:

DA42MPP测绘型飞机主要性能参数　表1

DA42MPP测绘型飞机在机头部位加装头舱，头舱内安装有航测相机和云台，头舱的最大承重量可达85 kg；在机腹正下方加装腹舱，腹舱内安装有LiDAR激光雷达，腹舱最大的承重量可达30 kg。如图2所示该飞机正在执行航拍任务:

图2　DA42MPP测绘型飞机作业飞行中

3　双载荷任务系统

DA42MPP测绘型飞机同时搭载了航空相机和激光雷达设备。一次作业飞行，可同时获取测区内大幅面的影像数据和激光点云数据，大大降低了作业成本，提高了航测作业效率。其系统构成如图3所示:

图3　DA42MPP测绘型飞机系统架构

DA42MPP测绘型飞机任务载荷系统包括航空相机分系统、激光雷达分系统、POS惯导分系统、云台分系统。各系统的质量和功率如表2所示:

测绘型飞机任务载荷质量与功率　表2

4　航测案例分析

4.1测区及航线设计

本次验证飞行的测区位于奥地利维也纳新城附近，测区面积约为6×10 km2，测区内主要地形地貌为平原和山丘，主要地物类型为植被、住宅区、耕地、施工区等。

验证飞行共设计3个航高，分别验证 1∶2 000、1∶1 000、1∶500成图比例尺下影像和点云数据的质量。其中1∶2 000成图比例尺，设计航高2 750 m，共敷设航线3条，测线长度32 km；1∶1 000成图比例尺，设计航高 1 300 m，共敷设航线7条，测线长度 80 km；1∶500成图比例尺，设计航高800 m，共敷设航线16条，测线长度42 km。航线敷设图如图4所示:

4.2原始数据质量分析

本次验证飞行于当地时间下午12:30开始，飞机于当地时间下午14:40完成作业，返回机场。飞机用一个架次完成了所有验证飞行科目，实际留空作业时间约2 h 10 min，作业平均速度200 km/h。所获取的原始数据如表3所示:

图4　测绘航线敷设图

原始航拍数据　表3

数据技术指标　表4

如表4所示，经分析，此次验证飞行中所获取的原始影像的地面分辨率和激光点云的点密度分别满足且优于1∶2000、1∶1000、1∶500成图比例尺下的国家测绘行业标准［4］。图5为部分原始数据展示。

图5　原始数据

4.3测绘产品

本次验证飞行获取的原始数据进行后期处理，可以得到丰富多样的测绘产品，其中最为常规的产品有DOM、DSM、DEM等，如图6所示。

数字正射影像、数字地表模型、数字高程模型具有高精可量测特征，又有数据直观、信息丰富等特征，广泛适用于国土资源调查，城市发展规划，工程勘察施工，信息决策，灾害评估等领域。

5　DA42　MPP测绘型飞机优势及前景分析

目前，国内的航拍航测任务主要依靠运-5的改进型飞机和塞斯纳208B飞机平台以及少量其他的平台，比如空中国王，泰克南，大棕熊等［5］。相对于以上飞机平台以及所搭载的单任务载荷系统，DA42MPP测绘型飞机具有比较明显的综合性优势:

①飞机时速低，低速和高度兼顾，速度冗余量大，可胜任不同要求的航测任务；

②飞机采用双发动机配置，大大提高城市上空作业的安全性；

图6　测绘产品展示

③飞机具有低红外和低噪音特性，最大限度降低作业飞行中对环境的影响；

④飞机使用通用航空煤油，相比航空汽油，其运行成本较低；

⑤飞机将国产化，维护和保养成本较低；

⑥飞机可同时搭载多任务系统，提高数据获取的效率，从而进一步降低了成本。

DA42MPP测绘型飞机最大的特点是实现了两套任务载荷系统同时工作，一次飞行获取两套数据，既提高了作业效率，也控制了飞行成本，并且，可根据不同的任务需要，换装不同的任务载荷系统，比如倾斜摄影相机、高光谱相机、红外热成像相机等。根据目前国内航测市场的需求，可以预见，DA42MPP测绘型飞机可胜任的具体项目和应用有:

①常规1∶2000、1∶1000、1∶500地形图测图；

②各比例尺正射影像图和数字高程模型；

③国土资源动态监测；

④地理国情普查；

⑤农村土地承包经营权确权；

⑥集体土地及宅基地发证；

⑦真三维数字城市及智慧城市建设；

⑧绿化及植被分类调查；

⑨铁路公路设计选线；

⑩电力线及油气管线巡查；

⑪城市违章建筑动态监测。

6　结 论

基于DA42MPP平台集成改装的测绘型特种飞机（双任务载荷）已成功完成验证飞行，本文通过对此次验证飞行案例的分析，首先验证了高度集成后的任务载荷系统可以同时协同工作。通过对所获取数据的质量分析与评估，其数据质量满足国家测绘行业的标准，进一步验证了该型测绘型飞机能够胜任国内市场的航测需求。

目前，该型测绘飞机已收到多架国内同行的意向订单，并且该型飞机即将在国内进行自主生产与销售。相信在不久的将来，该型测绘飞机会得到更多同行的认可，在我国航拍航测领域发挥出更大的作用。

［1］李慕晨.基于钻石DA42MPP平台的双载荷测绘型飞机奥地利试飞圆满成功［M/OL］.

［2］郭庆志.我国低空空域开放对策分析［D］.上海：华东政法大学.2014，D922.296.

［3］Diamond-Aircraft［M/OL］.

［4］CH/T8023-2011.中华人民共和国测绘行业标准［S］.

［5］吴桐水.中国通用航空发展展望［J］.航空知识，2003（1）.

DA42 MPP Surveying Aircraft Application Analysis

Yuan Ye1，Tan Chenghua2
（1.CETCA-SMA，Chengdu 611731，China； 2.JINWEI REMOTE SENSING，Nanjing 211100，China）

On Oct.2015，the DA42MPP surveying aircraft had accomplished a demo flight in Austria［1］.We introduce the DA42MPP aircraft，including the key-parameters and features.We also give details information about its dual mission payload onboard.By evaluate on the acquired raw data and its quality，we verify that:the acquired data quality fit the national surveying specification and standard，furthermore，the DA42 MPP surveying aircraft can hold different aerial-surveying tasks.

DA42MPP；surveying aircraft；dual Mission payload；LiDAR；surveying product

1672-8262（2016）04-79-04

P231

B

2016—02—29

原野（1986—），男，工程师，主要从事航空测绘技术（RS&GIS）、特种飞机任务载荷系统应用方面工作。