航测外业飞行作业指导书-培训讲学.doc

航测外业飞行作业指导书-

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航测外业飞行作业指导书

检 查 者：

编 写 者： 冯武龙

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目 录

1 目的 - 1 -
2 接收项目要求 - 1 -
3 测区勘察 - 1 -
3.1 资料搜集 - 1 -
3.2 现场勘察 - 1 -
4 测区规划 - 2 -
4.1 项目区域规划 - 2 -
4.2 飞行航区规划 - 2 -
4.2.1 单架次飞行作业区域测定 - 2 -
4.2.2 飞行作业航区规划 - 2 -
4.2.3 画幅距离算法 - 2 -
4.3 航区导出 - 3 -
5 飞行作业流程 - 3 -
5.1 飞行任务规划 - 3 -
5.1.1 标注作业区域 - 3 -
5.1.2 起降场地规划 - 3 -
5.1.3 起降航线勘察 - 3 -
5.1.4 航线规划 - 4 -
5.1.5 注意事项 - 4 -
5.2 飞行作业 - 5 -
5.2.1 起飞前检查 - 5 -
5.2.2 执行航线任务 - 6 -
5.2.3 飞行记录 - 6 -
5.3 飞行作业任务中 - 7 -
5.3.1 飞行观察 - 7 -
5.3.2 无人机起飞后地面站需要做两个动作： - 7 -
5.4 飞行作业任务结束 - 7 -
6 发生事故处置方法 - 8 -
6.1 无人机没有丧失动力 - 8 -
6.1.1 方法一 - 8 -
6.1.2 方法二 - 8 -
6.1.3 方法三 - 8 -
6.2 无人机丧失动力 - 8 -
6.2.1 无人机丧失动力但有数传信号 - 8 -
6.2.2 无人机丧失动力且无数传信号 - 8 -
7 数据留存 - 8 -
7.1 像片数据留存 - 8 -
7.2 无人机飞控日志留存 - 9 -
7.3 机载POS文件整理 - 9 -
7.4 机载PPK文件留存 - 10 -
7.5 地面GPS基站静态数据文件留存 - 10 -
7.6 数据文件留存管理 - 10 -
7.7 数据交接 - 10 -
附录： - 11 -

1 目的
为了提高飞行作业人员的工作能力和技术水平，进行针对性的业务技能学习和培训，通过作业实践，不断的积累经验，共同提高自身素质和技术能力，在项目中严格的执行质量标准和操作规程，为明确航测外业飞行作业要求，统一技术标准，保证飞行作业的安全和质量满足倾斜摄影工作的需要，特制定本作业指导书。

2 接收项目要求
正常情况下无人机倾斜摄影航测项目要求下达到无人机飞行作业组有以下几点：
2.1 与甲方所签订的合同中所规定的作业范围（最终以KML文件形式呈现）；
2.2 测区内敏感区域如军事敏感区、机场禁飞区等（最终以KML文件形式呈现）；
2.3 模型分辨率精度及地形图比例尺，例如：1：500地形图3CM分辨率；
2.4 飞行组规划航线时要达到的精度，例如：2.5CM；
2.5 像片的航向与旁向重叠度，例如：80/75或80/60；
2.6 根据相机的成像效果要求的作业时的最低能见度、太阳光照度和最佳作业时间段（也可以由飞手自行参照《太阳高度计算的分析与应用》）；

3 测区勘察
3.1 资料搜集
到达现场之前在网上搜集测区所在地的气象和地形等资料，利用奥维地图互动浏览器等工具了解测区地形结构特征和航测飞行危险区域；

3.2 现场勘察
3.2.1 到达测区之后对照地形结构特征和航测飞行危险区域等资料实际勘察现场，如地形高差较大区域、城市中心较高标志性建筑、变电站、雷达站等以及大面积不合适建立起降场地的高山、森林、湖泊等复杂地形；
3.2.1 在测区内寻找所有适合建立起降场地的区域及位置并在奥维上做好标记；

4 测区规划
4.1 项目区域规划
根据项目合同及甲方提供的区域图，标注到奥维互动地图浏览器中，并按不同的县市区或禁飞区与非禁飞区或山地与平原等区域特征进行划分；

4.2 飞行航区规划
4.2.1 单架次飞行作业区域测定
在地面站软件中，根据项目要求的分辨率和重叠率测算航高，再根据无人机的飞行性能指标如电池能提供的最大航时或航程的85%规划航线，按其飞行区域面积在奥维中绘制与坐标轴X轴或Y轴平行的标准矩形航区，以此为规划航区的标准区域图形，并测出相邻两条航线的间距K；
4.2.2 飞行作业航区规划
复制（4.2.1）中的标准区域图形，铺设覆盖整个测区，根据（GB/T 27920.1-2011)《数字航空摄影规范》中5.1.6的要求对测区边缘的覆盖以及航区的重叠航向最少覆盖一张像片画幅的30%，旁向最少延伸出去一条航线，也就是覆盖距离≥K；
4.2.3 画幅距离算法
如左图，O为无人机镜头位置，
由相机参数已知 可算出视角距离

由三角函数可算出像片的长和宽

4.3 航区导出
将奥维中规划好的每个航区按照4.1中的区域划分以KML格式单独导出保存整理，如洛阳涧西区1号航区.kml、2号航区.kml……N号航区.kml；西工区1号航区.kml、2号航区.kml……N号航区.kml；
同时将实地勘察后确定的起降场地奥维坐标也以KML文件形式相应区域目录下保存；

5 飞行作业流程
5.1 飞行任务规划
5.1.1 标注作业区域
打开地面站软件，选择【飞行计划】，在地图区域右键选择【地图工具】中的【KML覆盖】，找到航区KML文件并加载；
将左键点选为的状态，在加载航区KML文件后显示的多边形拐角处单击左键确定飞行作业区域，如图例2；

图例2
5.1.2 起降场地规划
地图区域右键选择【档案下载\保存】中的【加载KML文件】加载奥维导出的起降点KML文件，如图例2，将家的位置放置在起降场地位置；
5.1.3 起降航线勘察
5.1.3.1 到达起降场地之前先通过奥维及地面站地图了解起降场地周边地物特征，寻找起降线路 ；
5.1.3.2 到达起降场地之后首先观察风向，然后用目测或用旋翼无人机升空辅助察看起降路线及路线附近的最高地物的高度；
5.1.4 航线规划
5.1.4.1 航线参数设置
右键选择【自动航点】编辑航线，选择对应相机的配置文件，设置航高（Altitude)、角度(Angle)、航向重叠率(Overlap)、旁向重叠率(Sidelap)、扩展航线长度（Overshoot\LeadIn)、飞行航线间隔，并根据起降点位置以及预计的起降航线情况确定航线起始点和结束点方位，然后生成航线；
5.1.4.2 航高基准面海拔计算
航区内的航高基准面海拔可以由像控点平均海拔确定，也可以参照（GB/T 27920.1-2011)《数字航空摄影规范》附录A.7中的公式计算最终要飞行的航高；
其中标准航高 由地面站规划时根据各项参数以及相机参数依据项目要求的分辨率精度计算出来的航高，但是飞行作业时， 起飞点海拔 不一定与航区航高基准面海拔
相同，所以飞行任务执行的航高 需要计算；
5.1.5 注意事项
5.1.5.1 垂直起降固定翼不需要起飞滑跑跑道，所以如果风向不合适的情况下，起飞航线可以是顺风或者侧风方向，但是尽量保证任务结束以后降落航线是逆风方向；
5.1.5.2 必需保证无人机飞行海拔最少高于航区内最高地物海拔的30米以上；
5.1.5.3 如图例3所示，如编辑航线时生动生成的航线不规范整齐时，如果通过调整航线角度无法解决，只要航程不超过无人机的最大作业航程，可以把选区扩大至整齐但不能缩小选区；
5.1.5.3 起飞和降落航线俯仰角度尽量接近15.8度，使其尽快爬高和缩短降高过程中行驶的水平距离以保证安全；

图例3

5.2 飞行作业
5.2.1 起飞前检查
5.2.1.1 GPS基站架设
█电池电量充足
█架设完毕已对中
5.2.1.2 GPS定位器
█电池电量充足已开机
█手机APP检查工作情况
5.2.1.3 无人机装配检查
█数传天线、PPK天线安装到位
█机翼、尾翼锁扣卡紧，机翼连接部位螺丝拧紧，接线和插头无松动、连接杆无断裂
█螺旋桨螺丝无松动、电机座无松动
█无人机通电前开启遥控器并将油门放至最低位
█无人机电池满电26V无人机上电飞控自检正常
█数传电台和PPK连接正常，通电后检查指示灯
█倾斜四镜头相机和正摄相机通电并做快门测试，内存卡按顺序插入，取下镜头盖
█用相机HDMI显示器查看每个相机的工作状态是否正常
█FPV图传显示正常电池电压正常、地面站电台连接正常电池电压正常
█机仓盖扣好卡好，机头仓盖粘纸胶带
█无人机固定翼模式下重心位置无偏移
█各个舵面飞控修正正常
5.2.1.4 任务航线规划检查
█垂直起飞降落命令（VTOL_TAKEOFF\VTOL_LAND)、高度模式是否正确（Relative相对高度)
█任务航线、降落航线和垂直起飞降落的高度、坡度和位置安全
█任务总航线里程小于65KM
█扫描航线内没有高度不一致的多余航点
█起飞前无人机机头对准2号点方向
█扫描航线起始航点远于结束航点
█无人机通电连接地面站后，点击【起始位置】精确定位飞行位置并将家的位置和降落点位置与无人机位置重合并保存上传任务航线
█上传任务航线后清除任务重新读取任务航线

5.2.2 执行航线任务
█改为FBWA（固定翼）模式倾转舵机无异常抖动，遥控测试各个舵面反馈正常
█遥控器模式切换响应正常
█空速清零、校准、测试
█地面站相机拍照测试
█设置起始航点（0-HOME)
█GPS基站开机并开始记录
█在 QLOITER模式下点【解锁】、【自动】起飞
█时刻观察机载图传直至信号消失
█无人机转换飞行模式之前遥控器不关机不离手
5.2.3 飞行记录
5.2.3.1 飞行前记录
　　计划飞行区域、航测内容、气温、航高，基准面航高、起降场地经纬度和海拔、 内存卡序列、作业航区号、航高、作业面积、里程；
5.2.3.2 飞行中记录
起飞时间、最大风速、风向角度；
5.2.3.3 降落后记录
降落时间、留空时间、飞行情况总结；
5.2.3.4 当天作业情况汇总
气温、天气情况、当天飞行最大风速、完成航区编号、总飞行时长、总作业面积、总作业里程；
5.2.3.5 飞行记录见附录

5.3 飞行作业任务中
5.3.1 飞行观察
时刻观察各个飞行数据，注意进入作业航线时的飞行高度、卫星数量、飞行中电池电压、风向、风速及无人机飞行过程中的俯仰角度，如图例4；

图例4
5.3.2 无人机起飞后地面站需要做两个动作
5.3.2.1 航点设置切换到作业任务结束点，但是不执行，以便有任何突发情况时召唤无人机放弃作业进入降落航线；
5.3.2.2 无人机解锁起飞后为【自动】模式，起飞后飞行模式放在QLOITER但是不执行，以便无人机在起降航线上目视范围内有任何情况直接切换无人机为旋翼模式在空中悬停等待飞手操作；

5.4 飞行作业任务结束
最后一条航线即将完成之前飞手需手持遥控器，打开机载图传显示器随时接收机载图传信号，以便掌握无人机的飞行状态和航路上的情况，无人机进入目视范围内打开遥控器，随时准备由地面站或遥控器直接切换飞行模式抢夺控制权，直至无人机安全平稳落地，并锁定无人机；

6 发生事故处置方法
6.1 无人机没有丧失动力
6.1.1 方法一
在作业航线中发生突发事件，且动力系统工作正常，可直接切换航点执行降落航线；
6.1.2 方法二
如在起飞航线未进入作业航线且飞手的操作模式与无人机遥控器的操作模式不同时，让无人机以固定翼模式先飞入作业航线，然后随即将下一航点切换为降落航线的起始航点执行降落航线；
6.1.3 方法三
由遥控或地面站切换为QLO模式，飞手观察无人机实时回传给地面站的飞行参数手动将无人机飞回返场；

6.2 无人机丧失动力
6.2.1 无人机丧失动力但有数传信号
配备有降落伞的开伞，没有降落伞的紧急切换QLO模式之后由飞手观察无人机实时回传给地面站的飞行参数手动控制无人机利用剩余动力或翼面作用降落至滑翔至无人区域迫降，触地的瞬间锁定无人机，然后根据地面站显示的最后位置或打开GPS定位装置的手机APP查看无人机的飞行轨迹或实时定位找回无人机；
6.2.2 无人机丧失动力且无数传信号
根据地面站显示的最后位置或打开GPS定位装置的手机APP查看无人机的飞行轨迹或实时定位找回无人机；

7 数据留存
7.1 像片数据留存
按照【项目名称】、【作业区域】、【航区编号】、【镜头编号】的顺序逐级建立目录，保存作业原始像片；

7.2 无人机飞控日志留存
使用数据线直接连接飞控与电脑，在地面站中连接无人机，打开【数据闪存日志】选项下载飞行日志；

7.3 机载POS文件整理
点击【回顾日志】加载BIN格式的飞行日志文件，勾选【Date Table】，在第三列FMT顶行双击鼠标左键选择【CAM】，点【Filter】确定，在同样位置右键另存为CSV格式EXCEL文件，打开CSV格式EXCEL文件，如图例5、图例6；

图例5

图例6
删除前5列，并插入一列，如图例7；

图例7
每一行对应一组像片的拍摄坐标，行数对应每个相机的像片数量，对比无误后，将POS数据在EXCEL表格中复制5份，将每个相机的像片文件名按拍照顺序对应填写进第一列，然后另存为TXT格式的文件；
7.4 机载PPK文件留存
使用数据线连接无人机机载PPK主机与电脑，对应飞行时间下载ZHD格式PPK文件；

7.5 地面GPS基站静态数据文件留存
使用GPS携带的USB转接线连接GPS主机和电脑，对应飞行时间下载静态数据文件；

7.6 数据文件留存管理
在航区目录下建立【POS】目录，将飞控中下载的TLOG、BIN、BIN.JPG、KMZ、CSV文件以及整理的TXT文件、PPK数据和GPS静态数据文件统一保存于该目录下；

7.7 数据交接
与项目负责人交接数据时飞手必需留存一份原始数据，直至公司接收到数据并且后期处理完成确定作业质量没有问题之后，飞手方可删除手中的原始数据。

附录：