無人機(jī)航測精度的影響因素及控制舉措

文/唐萬里 安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司 安徽合肥 230051

無人機(jī)航測技術(shù)作為快速準(zhǔn)確獲取影像信息的關(guān)鍵手段有著諸多優(yōu)勢，然而也會受到來自多方面因素的影響。為此，應(yīng)結(jié)合無人機(jī)航測精度的影響因素，找尋出解決此類問題的應(yīng)對措施，從而為無人機(jī)航測精度的有效提升提供支持。

1、無人機(jī)航測精度的影響因素

1.1 飛行操控方面

眾所周知，無人機(jī)自身具有體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，但這一特點(diǎn)也使得在進(jìn)行航測過程中，會易受到外界風(fēng)力或氣流等因素的影響，進(jìn)而出現(xiàn)拍攝影像不清晰，或拍攝角度受限等不利情況。此種情況在無人機(jī)航測階段極為普遍，而操作人員對無人機(jī)的飛行操控技術(shù)也成為導(dǎo)致此類問題生成的主要原因。同時，無人機(jī)在進(jìn)行航測階段，需要對相對復(fù)雜多樣的地況，進(jìn)行相對勻速飛行拍攝，若飛行速度過快，則在曝光階段會導(dǎo)致實(shí)際的拍攝測量地況信息會呈現(xiàn)出模糊的影像，這也是影響無人機(jī)航測質(zhì)量及精度的重要影響因素之一。

1.2 相機(jī)性能方面

部分無人機(jī)航測中所應(yīng)用到的相機(jī)為小型的數(shù)碼相機(jī)，此類相機(jī)雖便于攜帶，但卻在專業(yè)成像上與專用相機(jī)存在差距，由此也將導(dǎo)致航測后的生成影像的質(zhì)量不佳。同時，由于波長存在差異，就會導(dǎo)致相機(jī)物鏡中不同波長光線所生成的折射率同步受到差異性影響，因此，在焦平面中生成焦點(diǎn)，并出現(xiàn)橫向與縱向色差，則影像便會出現(xiàn)模糊的情況?，F(xiàn)階段，所應(yīng)用到的數(shù)碼相機(jī)多為利用中/窄畫幅影像傳感器進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的獨(dú)立記錄，而由于CCD 面陣的非正交性排列，以及像素單元所生成的畸變差，也會使得影像在成像時的誤差會逐步增加，進(jìn)而影響航測精度。除此之外，數(shù)碼相機(jī)的分辨率與數(shù)碼噪音，也是影響航測精度的因素之一。

1.3 像控點(diǎn)布設(shè)方面

在通過外業(yè)像控點(diǎn)進(jìn)行特定目標(biāo)的測量階段，影像紋理的豐富性也成為其確定目標(biāo)點(diǎn)的主要因素之一。若影像紋理較為粗糙，地物并非線形分布，以及未設(shè)立出良好的地物交角，則外業(yè)點(diǎn)位在選取時就會出現(xiàn)精度降低的情況。與此同時，像控點(diǎn)也會受到內(nèi)業(yè)處理方面的影響，進(jìn)而導(dǎo)致成圖精度逐步下降。而通過先選取布置地面點(diǎn)再拍攝的方式，則能大大提升外業(yè)選點(diǎn)及內(nèi)業(yè)處理精度，從而對成圖質(zhì)量的提升十分有利。

1.4 外界環(huán)境方面

外界氣候環(huán)境因素，往往也是影響航測精度的重要因素之一。在利用相機(jī)進(jìn)行地物攝影及成像的過程中，像片中臨近地物影像間所形成的密度差，是遠(yuǎn)超地物亮度的重要因素。在進(jìn)行地物拍攝成像時，若地物間缺少有效的密度差異，則影像反差便難以生成，如此一來，便難以從影像方面進(jìn)行地物信息的準(zhǔn)確辨別。與此同時，除地物自身特征能夠造成影像反差之外，陽光與陰影兩者間所生成的差異，也是決定影像反差的另一因素。通常情況下，在實(shí)施無人機(jī)航測過程中，若氣候環(huán)境較為惡劣，所選擇的天氣不具備良好的拍攝條件，則所生成的影像就會出現(xiàn)質(zhì)量上的差異，進(jìn)而影響到航測精度。

2、無人機(jī)航測精度的有效控制舉措

2.1 提升像控點(diǎn)精度

提升像控點(diǎn)精度，是解決飛行控制技術(shù)不足的有利方式。而像控點(diǎn)的測量精度與影像目標(biāo)精度，作為決定像控點(diǎn)精度的兩大因素。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，對于大比例尺數(shù)字測圖有相對較高的技術(shù)要求，則可采用GPS 技術(shù)實(shí)施測量能夠有效促進(jìn)像控點(diǎn)精度得以提升，且所生成的誤差也相對較低。而像控點(diǎn)影像目標(biāo)精度主要是由影像紋理的豐富程度所決定，若優(yōu)先進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)，再實(shí)施后續(xù)的航拍工作，則能夠提升內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)點(diǎn)的精度高達(dá)1.5 像素以內(nèi)，進(jìn)而促使像素點(diǎn)精度高達(dá)0.1m，并同時解決了控制點(diǎn)分布不均的情況。

2.2 做好相機(jī)畸變控制

通常情況下，若無人機(jī)所搭載的相機(jī)，在影像上存在較大的畸變，且并沒有極為穩(wěn)定的校驗(yàn)方式，這就極有可能導(dǎo)致航測精度的降低。對此，可通過做好相機(jī)畸變控制，來解決此方面的問題?？蓮囊韵聝煞矫嬗枰匀胧郑浩湟唬M(jìn)行三維控制場的設(shè)立，及時對無人機(jī)相機(jī)航拍前期階段以及后期的相機(jī)畸變情況予以檢測；其二，對相機(jī)鏡頭予以固定，并對相機(jī)畸變參數(shù)進(jìn)行實(shí)時的觀測與調(diào)節(jié)，從而避免相機(jī)畸變參數(shù)的變化而影響加密成果，以此確保拍攝精度的提升。

2.3 提升影像清晰度

多數(shù)情況下，無人機(jī)在進(jìn)行航測的過程中，大多會受到影像噪音、飛行速度以及拍攝速度等方面因素的影響。針對此類因素的影響，則可通過對無人機(jī)飛行速度的控制來予以解決。例如：在實(shí)施航拍時，應(yīng)控制無人機(jī)的飛行速度≤80km，而拍攝速度的控制，則可通過對相機(jī)快門的設(shè)定來予以解決，可將快門速度調(diào)節(jié)至1/120s。

2.4 提升影像匹配質(zhì)量

若無人機(jī)飛行中出現(xiàn)穩(wěn)定性降低的因素，則其影像質(zhì)量便會受到影響。而此類影像質(zhì)量問題，則可通過進(jìn)行影像匹配質(zhì)量的提升來予以解決。例如：選取拍攝無延遲軟件對航拍的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行控制，或在匹配階段進(jìn)行前期的質(zhì)量檢測與功能性調(diào)試，以此避免錯誤匹配點(diǎn)的增多。同時，若所應(yīng)用的軟件技術(shù)可以互通，則影響影像質(zhì)量與精度的因素或弊端就會得以彌補(bǔ)，這也是解決無人機(jī)航測精度的有效措施和長期對策。

結(jié)語：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息通信技術(shù)以及遙感技術(shù)等的高速發(fā)展，以往難以獲取到的各類空間信息現(xiàn)已可以精準(zhǔn)獲取。尤其在測繪工作中，以往僅能通過衛(wèi)星遙感成像方式所開展的測量，現(xiàn)階段通過無人機(jī)與數(shù)碼相機(jī)的互相結(jié)合，即可很好的完成測量作業(yè)。但當(dāng)下通過利用無人機(jī)來實(shí)施測繪工作，仍存有極多的問題，進(jìn)而致使航測精度有所降低。對此，廣大測量人員須勤于鉆研，通過運(yùn)用科學(xué)、適宜的有效舉措，有效提高無人機(jī)的航測精度，進(jìn)而為航空測量事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供助力。