無人機(jī)航測(cè)高程精度影響要素及改進(jìn)方法

李冬梅

摘 要： 在當(dāng)前各個(gè)領(lǐng)域無人機(jī)航攝系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用，但很多時(shí)候拍照精度無法滿足實(shí)現(xiàn)需求。拍攝精度受到硬件系統(tǒng)、像片傾角和位置等相關(guān)要素的影響，因此需要對(duì)無人機(jī)航測(cè)高程精度影響因素進(jìn)行分析，并積極采取有效的改進(jìn)方法，全面提高無人機(jī)航測(cè)高程精度，使其能夠更好的滿足比例較大的測(cè)圖需求。

關(guān)鍵詞： 無人機(jī)航測(cè)；高程精度；影響要素；改進(jìn)方法

相較于傳統(tǒng)的航測(cè)，無人機(jī)航測(cè)具有高重疊度和多基線航測(cè)測(cè)量的特點(diǎn)，能夠自動(dòng)匹配連接點(diǎn)，操作更為便捷，能夠?qū)崿F(xiàn)信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理，迅速完成地面模型的制作。因此在實(shí)際操作過程中，需要對(duì)影響測(cè)量的高程度精度的影響因素進(jìn)行分析，并通過采取有效的方法來全面提高高程精度。

一、航測(cè)規(guī)范精度要求

在傳統(tǒng)的航測(cè)規(guī)范中，對(duì)于相對(duì)較大的比例尺測(cè)圖時(shí)不允許進(jìn)行空三加密，需要在全野外進(jìn)行攝像控點(diǎn)的設(shè)置。但隨著航影儀與空三加密軟件的快速發(fā)展，在長(zhǎng)期的工程項(xiàng)目實(shí)踐中經(jīng)驗(yàn)了大量的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于比例尺相較較大的測(cè)圖完成空三加密，可以有效的滿足規(guī)范所要求的精度，因此在航測(cè)規(guī)范中可以放寬要求。但在具體航測(cè)規(guī)范中對(duì)于1：500和1：1000及1：2000的比例尺相對(duì)較大的測(cè)圖有了明確規(guī)定，當(dāng)內(nèi)業(yè)的加密點(diǎn)高程精度與規(guī)范需求無法相符時(shí)，則需要選擇全野外布點(diǎn)?？梢哉f在航測(cè)工作中，高程精度作為一個(gè)難點(diǎn)內(nèi)容，在全野外布點(diǎn)過程中會(huì)造成野外工作量增加。

二、無人機(jī)航測(cè)高程精度影響要素

（一）像片傾角

對(duì)于像片傾角較大的立體模型超限現(xiàn)象，在利用無人機(jī)航測(cè)過程中，需要利用到多種像片傾角的立體模型，通過對(duì)航測(cè)高程精度進(jìn)行收集和實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。對(duì)于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)選擇光束方法平差后，并在數(shù)字?jǐn)z影相關(guān)測(cè)量工作站恢復(fù)立體模型后，需要對(duì)收集的高程點(diǎn)和野外實(shí)測(cè)的相應(yīng)高程點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析和統(tǒng)計(jì)，這樣航測(cè)內(nèi)業(yè)測(cè)量高程中的存在的誤差會(huì)在像片傾角不斷加大的情況下變大，當(dāng)像片傾角小于3°時(shí)，高程精度則能夠更好的與規(guī)范要求的精度相滿足。

（二）航攝相機(jī)

在相同GSD下，當(dāng)選擇的航測(cè)相機(jī)不同時(shí)，最后獲取的理論高程精度也會(huì)存在一定的差異，而且有些相差還會(huì)較大。在具體航測(cè)規(guī)范中，針對(duì)于各種比例尺地形釁的測(cè)量，明確規(guī)定了相應(yīng)的航測(cè)GSD參數(shù)區(qū)域，但為了更好的滿足規(guī)范要求對(duì)應(yīng)的高程精度，需要對(duì)基高比進(jìn)行充分考慮，同時(shí)在實(shí)踐航測(cè)過程中還需要對(duì)相機(jī)像素、航高、影響幅面具體寬度等因素進(jìn)行綜合分析。同時(shí)還要參與多樣的航測(cè)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)于平原地區(qū)的測(cè)圖，通過選鄧寬幅相機(jī)或是視場(chǎng)角相對(duì)較大的相機(jī)，通過加大B/H比，這種情況下立體模型處于垂直方向中的上跨較大，對(duì)于提高模型立體的切準(zhǔn)精度具有極為重要的意義。

（三）無人機(jī)航攝誤差

受制于無人機(jī)載重及體積的影響，在航空攝影測(cè)繪時(shí)無法有效的搭載常規(guī)航攝儀?，F(xiàn)階段應(yīng)用的中幅面CCD作為傳感器的感光單元，同時(shí)還要對(duì)電路進(jìn)行修改和加固。而且感光單元中存在非正方形因子與非正交性、畸變差等，這其中畸變差則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量高程精度無法與需求相滿足。

三、無人機(jī)航測(cè)高程精度的改進(jìn)方法

（一）加強(qiáng)無人機(jī)的性能

通過提高無人機(jī)系統(tǒng)自身的性能，提高無人機(jī)系統(tǒng)對(duì)外界干擾要素的抵抗能力，減少像片傾角，同時(shí)提高飛行時(shí)的安全性和穩(wěn)定性。對(duì)于無人機(jī)系統(tǒng)和航攝系統(tǒng)進(jìn)行定期檢修和維護(hù)，以此來降低檢修不及時(shí)導(dǎo)致儀器出現(xiàn)的誤差。在具體對(duì)航攝系統(tǒng)安裝過程中，需要根據(jù)具體的技術(shù)指導(dǎo)書，將相機(jī)CCD陣面短邊和航行方向保持垂直，以此來有效的提高高程精度。

（二）像控點(diǎn)布設(shè)

在航測(cè)成圖過程中，選擇和布設(shè)像控點(diǎn)是其中較為關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容，其精度會(huì)對(duì)后期空三加密和最后的作業(yè)成果質(zhì)量帶來直接的影響。在全野外布點(diǎn)時(shí)，需要和老年滑雪視野開闊及易于辨別的點(diǎn)位，在對(duì)點(diǎn)位距離像片邊緣的距離、點(diǎn)位距離像片上的各類標(biāo)志的距離進(jìn)行有效控制，具體利用GPS技術(shù)進(jìn)行施測(cè)，并運(yùn)用GPS-RTK模式采集像控點(diǎn)。

（三）空三加密

空三加密又稱空中三角解析測(cè)量，是利用控制點(diǎn)的像方坐標(biāo)和物方坐標(biāo)通過解析求解得出位置點(diǎn)的坐標(biāo)，再利用已知點(diǎn)求解影像外方位元素的過程?，F(xiàn)已有的空三加密軟件自動(dòng)化程度高，軟件加密精度高，能較好地滿足作業(yè)要求。利用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量網(wǎng)格系統(tǒng)進(jìn)行空三模塊的自動(dòng)化處理。其主要操作流程為在創(chuàng)建的工程目錄下導(dǎo)入pos和相機(jī)文件，將影像按航帶順序進(jìn)行排列，進(jìn)行初始構(gòu)網(wǎng)，根據(jù)點(diǎn)分布的多少進(jìn)行自動(dòng)智能挑點(diǎn)以去除粗差較大的像點(diǎn)，分別進(jìn)行自動(dòng)空三航帶內(nèi)轉(zhuǎn)點(diǎn)、航帶偏移點(diǎn)與航帶間轉(zhuǎn)點(diǎn)等編輯和控制點(diǎn)的刺點(diǎn)，選擇平差進(jìn)行光束法平差法進(jìn)行自由網(wǎng)平差，完成整個(gè)空三加密過程自動(dòng)化處理。在完成空三加密后可自動(dòng)生成DEM、DOM、DLG等數(shù)字產(chǎn)品。

（四）高程二次定向方法

在無人機(jī)進(jìn)行航空攝影彩繪過程中，一定要出現(xiàn)一些模型像片的傾角超限問題，即各個(gè)測(cè)量區(qū)域一定會(huì)存在一些數(shù)量立體模型航測(cè)內(nèi)業(yè)信息數(shù)據(jù)高程精度誤差的超限問題。對(duì)此，在無人機(jī)航測(cè)過程中，對(duì)于像片傾角相關(guān)超限模型，可以利用下述技術(shù)方法進(jìn)行處理，從而提升立體模型相應(yīng)高程量測(cè)精度。實(shí)踐過程中，運(yùn)用空三得到外方位元素有效恢復(fù)立體模型過后，而在進(jìn)行像片傾角相對(duì)比較大的立體模型絕對(duì)定向時(shí)，雖然絕對(duì)定向誤差殘差比較小，可是全野外測(cè)量高程指點(diǎn)難以精確恢復(fù)至被量測(cè)地物表面。經(jīng)過分析與研究，其主要是因?yàn)橄衿瑑A角超限，導(dǎo)致運(yùn)用PATB光束法平差反算過后，此中類型像片外方位的元素中三個(gè)角元素難以準(zhǔn)確引起的。運(yùn)用高程控制的全野外布設(shè)方式，針對(duì)像片傾角的超限立體像，可以利用下述方法。①運(yùn)用空中三角測(cè)量實(shí)現(xiàn)加密平差，反算出野外的高程控制點(diǎn)相應(yīng)平面坐標(biāo)。②要在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的工作中有效恢復(fù)立體模型。③對(duì)于加密時(shí)的模型連接點(diǎn)要進(jìn)行刪除，然后保留全野外測(cè)量相關(guān)像片控制點(diǎn)。④保留野外測(cè)量所有像片控制點(diǎn)，其中包含了平高控制點(diǎn)以及高程控制點(diǎn)，對(duì)于立體狀態(tài)環(huán)境下，需要重新有效觀測(cè)野外的所有控制點(diǎn)高程。⑤重新進(jìn)行絕對(duì)定向，計(jì)算出傾角超限像片中的六個(gè)外方位元素。⑥采集核線，立體采集。上述方法被稱之為高程二次定向，也就是重新創(chuàng)建立體模型，完成信息數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)把此超限立體模型相應(yīng)高程誤差有效控制在1/3等高距之內(nèi)，從而有效提升高程測(cè)量精度。

四、結(jié)束語

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新形勢(shì)下，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步速度較快，這也對(duì)無人機(jī)航測(cè)高程精度提出了嚴(yán)格的要求。因此需要對(duì)無人機(jī)航測(cè)高程精度影響要素進(jìn)行具體分析，并在實(shí)際航測(cè)過程中提升航測(cè)高程精度，并進(jìn)一步加強(qiáng)無人機(jī)性能，從而最大程度上提高無人機(jī)的航測(cè)高程精度。

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