低空摄影测量无人机航迹规划的设计与实现

吕云兵

(四川中水成勘院测绘工程有限责任公司， 四川 成都 610072)

低空摄影测量无人机航迹规划的设计与实现

吕云兵

(四川中水成勘院测绘工程有限责任公司， 四川 成都 610072)

无人机摄影测量技术合理应用到产业生产发展中，能够有效地降低了生产成本，缩短生产时间，提高产业效率。本文通过对无人机的航迹规划进行简单的分析，并提出两种航及规划的方法，通过相关产业中实际应用的情况，给无人机飞行测量任务未来的发展提供科学合理的规划方法，进一步提高无人机在低空摄影测量方面的应用，并且提高作业完成的效率。

航迹规划技术；间隔航带法；低空摄影测量

0 引言

在信息技术的发展带动下，低空摄影测量无人机技术也进入了快速发展的阶段，不同于传统的摄影测量技术，应用无人机进行摄影测量这种航测技术，最大程度的提高了测量结果的准确性，而且操作灵活，图片影像的分辨率较高。但是无人机在工作过程中对飞行和摄影技术的要求极高，因此对无人机航迹规划技术进行深入研究的重要性就凸显出来。

1 低空摄影测量无人机航迹规划设计

（一）无人机航迹规划

无人机的航迹规划是无人机在执行测量摄影任务前必须要做的一项工作，无人机的航迹规划工作主要是对包括飞行作业的地质情况、任务内容、外界环境等所有影响飞行和作业效果的条件进行分析，制定出最佳的飞行路线，确定飞行航线最短、任务完成情况最佳的同时还要确保飞行过程的安全，燃料消耗最少。摄影测量无人机的飞行任务需要按照预先设定好的路线，沿途拍照取景，获取任务区域的影像图，再由相关技术人员通过软件制作形成数据影像图。无人机的工作流程主要分为六个部分，分别是：①接受飞行任务；②对飞行任务进行分析；③做好飞行前的相关准备和任务规划；④完成飞行作业；⑤无人机返回；⑥进行数据处理，最终提交飞行任务成果。而无人机航迹规划的设计作为任务规划中最重要的任务，只有合理规划了飞行航迹，才能够提高工作效率，保证结果准确。

（二）无人机测量航线设计

对无人机的航线进行模型设计中，第一步要确定大致的飞行航带，在确定了航带方向，在对航迹进行细致规划。航带方向的规划要对任务区域的地理形状进行充分的考虑，最大程度减少无人机转弯飞行的次数，重点考虑区域内风场等影响无人机飞行的环境因素，避免无人机受影响而偏离航迹，通过对各种条件的充分考虑，确定无人机飞行航带的方向后，保证无人机不会被因为客观因素而偏航，才能进一步保证无人机摄影成果的完整。然后要计算航带间距、进行坐标转换，最终生成航线。现阶段国家对于航线设计的方法主要有两种，分别为顺序航带法和间隔航带法，顺序航带法以起点开始，在航线中增加过渡点，通过这种方法，尽可能的保证无人机能够做到直线飞行，从而加强摄影任务成果的保存。间隔航带法根据航带间距公式，进行航迹规划，做到在航迹的间隔点和边界时，避免无人机出现因为偏离航线导致漏拍的情况发生。

2 低空摄影测量无人机航迹规划实现

根据上述无人机低空摄影测量航迹规划的相关算法，结合3DGIS和GPS等技术，设计出可以自动规划无人机航迹的设计系统，通过在系统中输入飞行任务要求和影响飞行的相关参数，系统利用间隔航带法和顺序航带法自动计算，制定出合理的飞行轨迹，通过Visual C#等技术开发出无人机低空摄影测量路线参数计算与规划系统，已经被广泛应用到各种方面，其中对土地经营权确权和电力勘测工程中最为广泛。

（一）对土地经营权确权的应用

无人机摄影测量软件最终形成的高精度正摄摄影底图，对于判断土地经营权确权方面具有极强的可行性，但是土地经营权确权方面，还存在一些漏洞，因为飞行轨迹等多种因素，使得测量底图的精度较差，无法满足确定土地经营权工作的需求，通过对无人机技术路线的设计，从根本上提升土地确权的工作质量。以某地为例，该地的地理情况较好，地势较为平坦，海拔较低，通过将降水量、平均气温、日照时数等相关参数输入到航迹路线规划系统中去，得出具体的技术路线设计图，无人机航迹规划系统一共规划了25条航线，在航线过程中结合了间隔和顺序两种航带法设置了37个控制点，再通过空中三角测量技术提高摄影地图的精度。通过无人机航迹规划设计技术，在该地区的三个试验点，都完成了任务航飞总面积摄影测量技术，在最短的航线内，拍摄了 463张图片，保证摄影底图质量清晰分辨率高，并且在航线内设置像控点，提高无人机飞行任务中的安全保障。将无人机摄影测量技术应用到农村土地承包经营权的确权任务，并且也应用路线规划技术保证了土地测定边界点和临近控制点之间的误差减小、精度提高，最大程度的满足了土地承包经营权确权任务对于精度的要求。通过不断地加深对于无人机航迹规划设计的研究，能够更加清晰直观的反应摄影测量的结果，利用航测法得到相应区域的比例尺底图。

（二）在电力勘测工程中的应用

利用无人机摄影测量的特点，在电力勘测工程中无人机航空摄影测量系统的重要特性得到了充分的发挥，在云层下实施航拍，快速取得电力勘测数据。并且无人机摄影测量无需办理空域申请，节省了勘测成本，提高了勘测的工作效率，缩短工作周期。中国幅员辽阔，需要架设的电网线路较多，据科学统计，国家每年都有数千公里的线路架设工程，但是这些线路路程较短，工程时间紧张，航飞拍摄测量会浪费大量的工程时间，造成后期工期不足，难以保证工作质量。而输电线路的安全尤为重要，对于线路保护运行维修，日益得到重视，如果仍旧采取传统的测量方法，电网建设质量将无法保证，通过无人机测量系统的应用，不仅可以满足电力系统的需要，而且无人机的航迹规划技术能够根据线路的具体情况，规划处最优的选线作业方案，缩短测量时间、并且提供出高精度的勘测数据，满足工程勘测的需要。某电力企业在输电线路的假设中不仅使用了无人机进行摄影测量，并且将线路的运行维护工作中也投入了无人机技术，利用无人机对于线路航迹的规划技术，安排合理的日常巡线，完成在线监测等任务。无人机航线轨迹在面对较短的任务区域中，只需要一条航带，保证线路最优的同时，简化了作业流程，减少了后期对于空三的处理工作量。

总结：综上所述，文中提出两种不同的航迹规划的方法，通过将航迹规划的相关系统进一步应用到无人机低空摄影中去，根据任务地区的实际情况和任务要求，选择合适的航迹规划方法对摄影测量任务的路线进行规划，促使无人机在摄影测量中得到最准确的测量结果。将无人机摄影测量技术广泛应用到对电力勘测工程、城乡地籍等各种需要摄影测量的工作中，从根本上提高工作效率。

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TU7

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1007-6344（2017）09-0099-01

吕云兵（1976-），工程师，本科，主要从事测绘工作。