無(wú)人機(jī)影像處理技術(shù)在大比例尺基礎(chǔ)測(cè)繪工程中的應(yīng)用研究

曾國(guó)寶

（廣東孛特勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510000）

在傳統(tǒng)的大比例尺成圖的領(lǐng)域當(dāng)中，成圖的面積往往是要小于100平方千米的，一般為30-50平方千米之間，采用航空遙感處理技術(shù)來(lái)快速的獲取測(cè)區(qū)影像。其中航空遙感技術(shù)包括有傳統(tǒng)的航空遙感和現(xiàn)代無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)。相對(duì)傳統(tǒng)的航空遙感而言，在航飛之前需要作出詳細(xì)航飛計(jì)劃，空域申請(qǐng)等相關(guān)的一系列繁瑣的程序，不論對(duì)飛機(jī)還是攝影設(shè)備都有著非常高的硬件要求。相對(duì)的無(wú)人機(jī)影像處理技術(shù)的空域申請(qǐng)和相應(yīng)的手續(xù)申請(qǐng)比較簡(jiǎn)單，且自身具有更高效、更靈活、作業(yè)成本更低、更加精準(zhǔn)、使用范圍更加廣泛等優(yōu)勢(shì)。因此，作為傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量手段的補(bǔ)充，無(wú)人機(jī)影像處理技術(shù)的誕生恰好補(bǔ)充了此空白，對(duì)測(cè)量手段有著強(qiáng)大的補(bǔ)充作用。

無(wú)人機(jī)影像處理技術(shù)已經(jīng)成為測(cè)繪發(fā)展的一種必要趨勢(shì)，廣泛應(yīng)用于國(guó)家重大工程的建設(shè)，資源的開發(fā)，某地區(qū)的測(cè)繪業(yè)務(wù)，更甚是災(zāi)難應(yīng)急與處理等方面，無(wú)人機(jī)影像技術(shù)的發(fā)展有著非常良好的前景。

1 數(shù)據(jù)測(cè)量與生產(chǎn)

無(wú)人機(jī)影像處理技術(shù)在測(cè)量地貌類型為丘陵、平地等典型地形，無(wú)人機(jī)的航飛面積大約在47平方千米。今年廣東孛特勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司采用的無(wú)人飛機(jī)裝配著CanonEOS5DMarkⅡ型號(hào)的數(shù)碼相機(jī)，展開了航拍工作。一共有三個(gè)航飛區(qū)域，共設(shè)有40多條航線，共拍攝出約有2637張航片。航片的航向重疊度是70%，旁向的重疊度是36%，相片的角度傾斜度都小于5%，相片的旋轉(zhuǎn)角度小于15%，航線的彎曲程度為3%。相機(jī)的測(cè)區(qū)焦距為50.575mm；相符大小是36mm＊24mm。從拍攝的數(shù)據(jù)來(lái)看，絕對(duì)最大航高為1023.54m，照片拍攝的分辨率為0.10m。從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，不論是飛行的高度，還是航向重疊度，或者角度偏轉(zhuǎn)度，分辨率等均滿足目前規(guī)范的要求。

專業(yè)空中三角測(cè)量，作為航空拍攝非常專業(yè)，十分重要的部分，主要是為了給影像糾正，提供航測(cè)立體測(cè)量圖，對(duì)數(shù)字進(jìn)行高程采集等，是得到定向結(jié)果非常重要的步驟之一?？罩腥堑臏y(cè)量過(guò)程當(dāng)中最為主要的定向大地的坐標(biāo)以及對(duì)外方位的元素定位。此次工作主要的是采用GEOWAY_CIPS空中三加密軟件來(lái)對(duì)全程空中三角測(cè)量自動(dòng)化檢測(cè)。因?yàn)榇塑浖恼Q生大大的減少了初期的準(zhǔn)備工作以及日后的分析工作，只需要在航飛前準(zhǔn)備好POS數(shù)據(jù)、原始影像、控制點(diǎn)文件、相應(yīng)型號(hào)的相機(jī)參數(shù)，通過(guò)此軟件就可以自動(dòng)化的完成空中三角的解算，再加上人工半影像中對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行輸出。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)的高精度轉(zhuǎn)點(diǎn)，效率上也有大大的提高，每小時(shí)能達(dá)到70張～80張航片，每張航片的連接點(diǎn)能達(dá)到100～200多個(gè)。運(yùn)用此方法的效率是人工的1倍之多。

表1 表面定向檢查中誤差統(tǒng)計(jì)表

2 精度檢查

在實(shí)地測(cè)量區(qū)域內(nèi)，需要進(jìn)行實(shí)地打點(diǎn)測(cè)量對(duì)比，無(wú)人機(jī)上使用的是GEOWAY_CIPS三加密空中相關(guān)軟件，能夠?qū)y(cè)量的數(shù)據(jù)采集，加密精度，平差控制網(wǎng)的進(jìn)行等做出詳細(xì)的測(cè)評(píng)，無(wú)人機(jī)影像處理技術(shù)有著非常良好的表現(xiàn)，平面定向檢查中對(duì)于/X的誤差基本保持在0.500左右；平面定向檢查中對(duì)于/Y的誤差基本維持在0.500左右，對(duì)于/S的誤差基本維持在0.600左右；在高程定向檢查中誤差/Z維持在0.200左右。具體數(shù)據(jù)請(qǐng)看表1。

對(duì)于DLG精度的檢查，需要經(jīng)過(guò)詳細(xì)地實(shí)地核查，用立體測(cè)量技術(shù)，測(cè)量出的平面圖精度基本能夠保持在±0.95m左右，此數(shù)據(jù)的精度范圍完全滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)書的條件與要求；因?yàn)闀?huì)受到小框幅相機(jī)攝影基線以及軟件模型內(nèi)部中的一些算法的影響，因此會(huì)對(duì)于像控點(diǎn)的高度上下誤差差別較大，高度平均的誤差約為0.48m，雖然較大但還是滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)書上±1.2m的要求的。通過(guò)以上數(shù)據(jù)說(shuō)明無(wú)人機(jī)影像處理技術(shù)有著非常良好的精度，各個(gè)項(xiàng)目誤差都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于項(xiàng)目設(shè)計(jì)書上的規(guī)定要求。

3 無(wú)人機(jī)影像處理技術(shù)的數(shù)據(jù)處理與分析

較于傳統(tǒng)的航拍技術(shù)，無(wú)人機(jī)上的小型數(shù)碼攝影的排列是不規(guī)則的，因此會(huì)帶來(lái)飛機(jī)飛行俯仰角度大，旋轉(zhuǎn)角度大；有較大的影像重疊，但是相對(duì)的模型較小；影像拍攝的畸形偏差大等難以避免的問(wèn)題，在這些問(wèn)題會(huì)共同的作用影響下，使得空中三角的測(cè)量以及攝圖的精準(zhǔn)度是難以保障；對(duì)于不規(guī)整的影像排列，能夠直接導(dǎo)致空中三角測(cè)量的自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)操作失敗，對(duì)人工的工作量以及工作效率造成非常嚴(yán)重的影響。由于影響模型較小從而導(dǎo)致測(cè)量的立體影像圖會(huì)頻繁的切換模型，最終嚴(yán)重的影響到作業(yè)的工作效率以及作業(yè)質(zhì)量低下。

從以上的具體測(cè)量數(shù)據(jù)與結(jié)果來(lái)看，如果像控點(diǎn)密度大，那么平差后的區(qū)域網(wǎng)內(nèi)高程點(diǎn)、平面點(diǎn)的精度就越高；如果像控點(diǎn)相對(duì)較稀少，那么高程點(diǎn)、平面點(diǎn)均值會(huì)被拉的較低，精度也隨之被拉低。針對(duì)這種精度隨像控點(diǎn)的增加而增大的現(xiàn)象日后在布設(shè)像控點(diǎn)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)，首先要采用相對(duì)較密的像控點(diǎn)的布設(shè)方案，這樣才能夠有效的保證成圖的精度。對(duì)于控點(diǎn)密度來(lái)說(shuō)并不能直接的決定著成圖的精度。

傳統(tǒng)的空中三角的測(cè)量往往是采用更多人工干預(yù)的方式測(cè)量，將測(cè)區(qū)劃分為更小的區(qū)域，更加有利于對(duì)空中三角測(cè)量工程的計(jì)算與測(cè)量。對(duì)此用新技術(shù)的應(yīng)用GEOWAY_CIPS軟件也要進(jìn)行相對(duì)的區(qū)域劃分，更加提升測(cè)量精準(zhǔn)度以及測(cè)量效率。把系統(tǒng)中設(shè)定的核線范圍縮小，嚴(yán)格按照密點(diǎn)范圍內(nèi)的精準(zhǔn)度使用多種手段，有效的保證住測(cè)量的精度，降低無(wú)人機(jī)影像處理的測(cè)量誤差。相對(duì)傳統(tǒng)空中三角的測(cè)量來(lái)說(shuō)，該方法能夠提升大約三倍的效率。

綜上所述，加密時(shí)對(duì)于控制點(diǎn)布設(shè)的要求比較高，應(yīng)該如何布置才能更好的減少所帶來(lái)的影響呢？

（1）像控點(diǎn)的布設(shè)不能再按照常規(guī)的方法。雖然不論是從經(jīng)濟(jì)方面，還是從控點(diǎn)方面，傳統(tǒng)的布點(diǎn)方式都有著獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，但因?yàn)槊織l航線之間要有連接像控點(diǎn)，在像控點(diǎn)周圍要更多，更密。但是在加密過(guò)程中，航線間連接平差會(huì)受到相應(yīng)的影響，進(jìn)而直接導(dǎo)致測(cè)量的偏差，偏差不易把控甚至直接超出項(xiàng)目啟動(dòng)的條件偏差，對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)偏差過(guò)大從而失去測(cè)量準(zhǔn)度與意義。

（2）從成片效果來(lái)說(shuō)，最好的方法是采用全野外方法，但是相對(duì)的會(huì)成片太多，如果從經(jīng)濟(jì)方面來(lái)考慮是相當(dāng)?shù)牟粍澦愕?，因此要做到既能保證質(zhì)量還要考慮一定的經(jīng)濟(jì)情況，最好的性價(jià)比便是平高網(wǎng)布點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

將無(wú)人機(jī)自身具有的強(qiáng)機(jī)動(dòng)性，能夠迅速進(jìn)行航攝等特點(diǎn)，得到了充分的發(fā)揮，使得無(wú)人機(jī)能夠做到獲取更多具有高分辨率的影像，再通過(guò)當(dāng)?shù)貙?shí)地布測(cè)的像控點(diǎn)，最后再加上空中三角測(cè)量三者共同作用，共同實(shí)現(xiàn)航拍數(shù)字測(cè)圖，并且能夠應(yīng)用于大比例尺基礎(chǔ)測(cè)繪工程。如此一來(lái)能夠在一定程度上降低工作量，提高工作效率，縮短工程的工作周期。但是由于此技術(shù)還處于萌芽時(shí)期，技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較新穎，還是一個(gè)全新的領(lǐng)域，在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)的人員的技術(shù)、配套的設(shè)備、相關(guān)軟件等，均未達(dá)到一定的水平，對(duì)于質(zhì)量與流程的控制也不太成熟。但是隨著日后無(wú)人機(jī)的越發(fā)完善，測(cè)量的精準(zhǔn)度也會(huì)隨之越來(lái)越高，應(yīng)用范圍更加的廣泛，自身有著非常良好的發(fā)展前景。