Test and Analysis of Differential GPS UAV Aerial Survey Technology
于彬 YU Bin
（华北地质勘查局五一九大队，保定 071051）
（519 Team，North China Geological Exploration Bureau，Baoding 071051，China）
摘要：伴随当前差分GPS技术的出现，RDA 辅助空三已经逐步从实验转变为大规模使用，这也是当前低空航测技术快速突破的一个信号，其操作基地在差分 RDA能够对航空摄影时刻摄影中心的空间位置进行准确的获取，并且以此为基础纳入到区域网平差的计算当中，可以让地面控制点大幅度的减少，本文重点对差分GPS无人机航测技术测试进行分析和研究，以供参考。
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.
关键词：差分GPS；无人机航测技术；GNSS；技术流程
Key words: differential GPS；unmanned aerial vehicle aerial survey technology；GNSS；technical process
中图分类号：P228.4；V279+.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）23-0260-02
1 差分GPS无人机航测技术测试研究概述
在我国，相关项目推动下，比如土地确权、地理国情等，无形中加速了无人机航测技术的应用与发展，并且此项技术在很多项目当中得到了成功的应用，形成了一种无人机航测技术热。然而这种技术在使用的过程中也出现了一些问题，产生了一些技术短板，比如说像幅相对较小，而且重叠度不规范，飞行的过程中影像旋偏大，让空中三角测量作业的难度大幅度增加，与此同时还需要保证在野外按照设计要求设置像控点，像控点密度要高，确保无人机航测的精准度满足应用要求，也正是航测的影像技术特点也限制了无人机航测不能在各领域广泛应用推广。在新技术差分GPS技术的发明与发展推广，GPS能够成功辅助低空航测技术的精确度，也成为低空航测技术有所突破的关键因素。此项技术的工作原理主要体现在差分GPS能够对航测摄影时刻航测中心的空间位置进行准确的计算，并且可以代入到区域网平差计算当中，可以让地面的控制点大量的减少，本文与实际项目相结合，合理的分析无人机差分GPS航测技术的优点，并且对比常规航测技术的精度，对其优越性和可行性进行验证，让地面控制点大大减少。在少量地面控制点的条件下，都能够通过低空航测技术获取大比例尺的地形图，这样可以让作业成本大幅度减少，让工作效率逐步提高。
2 测试计划
在本次无人机测试的过程中，主要使用了部分控制方式进行布点，再差分RDA结算的结果与空中三角测量加密计算相结合，对比常规的方式，为了对无人机差分GPS航测技术的精度进行验证，主要在河北某水库灌区当中绘制1：2000的地形图，并且通过部分控制方法进行操作，分析测试的结果。
3 差分GPS无人机航测技术测试
3.1 技术流程
在实验的过程中，搭载空间航空行多模双频gnss接收机以及数码相机，在地面基站方面使用南方GPS数据处理的过程中通过相关的gnss拆分后处理软件进行操作，空中三角测量的过程中使用的软件是 inpho5.6版本数字影像测量系统。在进行差分GPS无人机航测技术使用的过程中，需要注意以下几个问题。
3.1.1 AG200 与无人机的安装和同步
在无人机上进行gnss天线安装的过程中，需要对位置进行合理的选择，这与GNSS接收机的工作有着直接关联，需要注意不能对GNSS天线出现遮挡，需要把GNSS天线设置在飞机顶部中，轴中心线处不能在天线的周围出现干扰源，否则会对GNSS天线的工作产生影响，与此同时GNSS接收机需要和GNSS天线之间进行连接。
3.1.2 基站的架设和航飞
在进行航测的过程中需要架设GPS完成静态观测的工作，基站需要和中心位置的距离合理。在设置的过程中要处于测区范围当中，并且与中心位置的距离越近，在差分精度方面的效果越好。在本次测量的过程中，将基站控制在测区内部，符合测量的具体需要，另外通过RTK对坐标点进行观测，并且在航飞前后都可以依照要求进行相应的静态观测。
3.1.3 GNSS 差分后处理
通过际上空间Caravel PP 软件对差分GNSS 数据进行处理的过程中，主要包含了以下几个部分，首先对相关数据进行准备，其次新建相应的工程，第三进行GNSS基站和流动数据的添加，接着通过Caravel PP 软件对配置进行设置，主要是完成动态差分定位等工作，在此过程中要进行6个像控点的选取，对7参数以及高程拟合值等数据进行计算。
3.2 精度情况分析
在进行GNSS差分处理之后，航迹曝光点出现绿色，出现这种情况是由于结算的时候整周模糊度获得了固定的结果。与此同时还说明定位精度控制在5厘米以内。利用航迹pos软件完成后拆分结算的工作，在航迹pos点当中没有出现红色的点，这就说明在标准差收敛方面获得了较好的效果，相对精度控制在5厘米以内，在测区当中均匀的进行6个像控点的选择，利用GPS坐标软件对其参数和高程拟合值进行计算。
4 差分GPS无人机航测技术分析和总结
首先，在GNSS辅助平差的情况下，空三平差具有较高的精度，这是其他航测技术无法达到的。
其次，如果所测区域地形起伏情况不大，通过GNSS辅助的空中三角测量，让外业控制点减少，甚至可以减少1/2的外业控制点，能够获得较准确的数据，与此同时为了进一步证明GNSS辅助的效果，可以在一些复杂山区地形当中进行深入的测试。
第三，当前差分GPS四角平高，双排高层布点的方案还有一些不足之处，无法保证在丘陵区域进行的高程精度，这种布点方案无法在高程精度要求高的项目当中应用，主要是由于小相幅单反相机会出现基高比小、镜头畸变大等问题而造成高程精度较差，与此同时，这也是当前低空无人机技术发展过程中出现了一个难题，在测绘的过程中需要使用一些畸变小的专业航拍摄像机。
第四，在测绘的过程中需要通过LED来校正相机参数，获得的畸变参数有一定的误差，没有准确性。在通过有误差畸变参数进行常规空三数据获取的过程中可能会出现更大的高程误差，所以需要通过检校场方式对正相机参数进行校准。
第五，在GNSS后差分平差后的pos数据获取之后，可以将其进行转化，使之成为目标系坐标，在此过程中对其参数进行准确的使用，在选择控制点位置以及控制点精度后，一定要对其参数进行准确的运用，这也是计算过程中的基础要求。在完成转换之后需要进行相应的校验，只有校验合格之后才能进行使用。
第六，在测绘的时候最大的问题在于高程精度在有构架航线的情况下差分GPS辅助空三可以使用常规控制点的1/2的控制点就能够达到精度要求，然而平面精度在使用测区四角少数几个控制点的条件下就能够符合要求，所以在航飞设计的过程中需要多形成几个构架航线，这样可以在一定程度上获得更好的效果。
5 结束语
当前无人机航测遥感技术发展的速度进一步加快，是一种以无人机为基础的新型空中信息获取和处理的工具，能够搭载相关的设备有效的对地面的情况进行观测，以获得较好的遥感信息，这种系统相比传统的航空摄影技术具有精度高而且成本低等优点，广泛的投入到各个领域的使用。当前数字城市的发展速度进一步加快，无人机航测遥感技术在新农村测绘保障和救灾应急方面也取得了较大的应用，通过差分GPS对无人机航测技术进行研究和分析发现，可以通过少量的地面控制点准确的绘制出大比例的地形图，可以让作业的成本大幅度减少，让工作的效率提高。
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