淺談無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量空三加密精度分析

李文昌

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的測(cè)繪工程建設(shè)的發(fā)展也有了改善。借助全數(shù)字化的攝影測(cè)量系統(tǒng)實(shí)行空三加密技術(shù)有著高度自動(dòng)化等諸多特點(diǎn)，其目前也得到了工作站當(dāng)中各個(gè)部門的廣泛應(yīng)用，就現(xiàn)階段的應(yīng)用情況來(lái)看，它已經(jīng)使得相關(guān)工作效率得到了顯著提升。為此，文章就對(duì)當(dāng)前無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量空三加密技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了深入分析，同時(shí)闡述了其生產(chǎn)的流程，希望借此可以使空三加密技術(shù)的精度得到進(jìn)一步提升。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量;空三加密;精度分析

1 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量空三加密的闡述

實(shí)際上空三加密就是空中三角測(cè)量，該技術(shù)能夠借助極少的控制點(diǎn)物方還有像方坐標(biāo)，求出未知點(diǎn)具體的坐標(biāo)，并以此使得模型之中已知點(diǎn)的數(shù)量能夠提升至四個(gè)乃至更多，同時(shí)通過(guò)上述已知點(diǎn)還可以進(jìn)一步分析與研究位于影像外方向上的各種元素。倘若空三加密精度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，那么便極有可能會(huì)出現(xiàn)航空攝影測(cè)量外業(yè)像控點(diǎn)的量測(cè)以及航飛環(huán)節(jié)被迫返工等情況，從而導(dǎo)致航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)的后續(xù)流程無(wú)法正常進(jìn)行。相較于傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量，應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航空攝影測(cè)量所需要投入的成本較少，并且時(shí)效性也要更強(qiáng)，其近些年在繪制地形圖以及三維建模等工作當(dāng)中得到了極為廣泛的運(yùn)用。然而，凡事皆有弊端，該技術(shù)同樣也不例外，例如影像畸變較大、姿態(tài)的穩(wěn)定性不夠以及基高比偏小、高程的精度較低與模型的切換過(guò)于頻繁等等。當(dāng)前我國(guó)市場(chǎng)上還未出現(xiàn)一款可以完全解決上述所有問(wèn)題的無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量空三加密軟件，現(xiàn)有的精度幾乎無(wú)法滿足我國(guó)傳統(tǒng)航測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)與要求。

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取

首先，選取了圖書館側(cè)面的拐點(diǎn)，道路交叉點(diǎn)等20個(gè)控制點(diǎn)，然后使用DronesMap軟件進(jìn)行航線設(shè)計(jì)，通過(guò)全景圖查看收藏位置并獲取實(shí)景圖，預(yù)覽最佳航拍點(diǎn)。飛行前設(shè)定相關(guān)參數(shù)，保證有效的航向和旁向重疊，旁向重疊度設(shè)置為15%—60%，最小不小于8%，航向重疊度設(shè)置為60%—80%，最小不應(yīng)小于53%。最后基于2次正攝和6次傾斜攝影的飛行路線拍攝到162張建筑物序列影像。將本次拍攝的影像數(shù)據(jù)分為兩組，數(shù)據(jù)一和數(shù)據(jù)二的拍攝高度和影像數(shù)量均有差異，數(shù)據(jù)一的航拍高度和影像數(shù)量均大于數(shù)據(jù)二，數(shù)據(jù)源的差異便于后期對(duì)建模影響因素的分析。

2.2 研究方法

本文研究步驟如下：1）以無(wú)人機(jī)獲取的影像為數(shù)據(jù)源，通過(guò)PIX4D軟件篩選出有效數(shù)據(jù);2）利用控制點(diǎn)建立航片和地物的對(duì)應(yīng)關(guān)系，自動(dòng)進(jìn)行空中三角測(cè)量、光束區(qū)域網(wǎng)平差;3）相機(jī)自動(dòng)校驗(yàn)后，進(jìn)行點(diǎn)云加密，生成高密度和精細(xì)的三維點(diǎn)云，然后快速生成三角網(wǎng)格;4）在PIX4D自動(dòng)亮度和顏色校正后，結(jié)合圖像坐標(biāo)系、地理定位和方向、相機(jī)的型號(hào)完成帶有紋理的建筑物三維建模。

3 優(yōu)化與完善相機(jī)的檢校方式

目前，絕大多數(shù)的生產(chǎn)單位在無(wú)人機(jī)的航空攝影測(cè)量生產(chǎn)工作中，所使用的均為非量測(cè)相機(jī)，而為了能夠取得一個(gè)理想的航測(cè)精度，對(duì)非量測(cè)相機(jī)做必要的檢校便成為了其中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，而且非量測(cè)相機(jī)的畸變差參數(shù)穩(wěn)定性較差，因此需要隔一段時(shí)間便對(duì)其進(jìn)行一次全面的檢?！，F(xiàn)階段，主要借助比較一下幾種方案來(lái)對(duì)相機(jī)檢校實(shí)施的具體方案進(jìn)行確定。

3.1 相機(jī)的自檢較

自檢較其實(shí)就是指借助定焦相機(jī)內(nèi)部鏡頭自身的光學(xué)結(jié)構(gòu)并不會(huì)因主距轉(zhuǎn)變而隨之發(fā)生改變的特點(diǎn)，利用預(yù)檢校獲取內(nèi)方位元素的具體變化規(guī)律，以此來(lái)盡可能的減少在檢校過(guò)程中未知數(shù)出現(xiàn)的數(shù)量，最終實(shí)現(xiàn)模型簡(jiǎn)化等目標(biāo)。在無(wú)需構(gòu)建檢校場(chǎng)的基礎(chǔ)上，僅通過(guò)目標(biāo)附近的影響以及影像間對(duì)應(yīng)的關(guān)系便可完成相機(jī)檢校，此類方案成本較低，整體操作也相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要使用一些軟件與影響便可完成，然而在經(jīng)過(guò)了項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，這一方案最大的弊端即穩(wěn)健性低，空三機(jī)密技術(shù)的精度幾乎得不到有效的提升，只適用于相機(jī)參數(shù)相對(duì)準(zhǔn)確的影像之中，倘若相機(jī)的參數(shù)已經(jīng)發(fā)生了明顯變化，那么優(yōu)化的最終結(jié)果往往會(huì)與預(yù)期存在較大出入。

3.2 物理檢校

經(jīng)實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)這一方案所得到的參數(shù)相對(duì)準(zhǔn)確，借助該相機(jī)的檢校參數(shù)可以讓空三加密精度得到大幅提升。然而這一方法同樣也有一些不足之處，例如整體的費(fèi)用偏高，耗費(fèi)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，極有可能會(huì)對(duì)其它的項(xiàng)目航攝產(chǎn)生影響，而且還需要投入大量資金相機(jī)在運(yùn)送工作中，并且運(yùn)送風(fēng)險(xiǎn)也極高。

3.3 依據(jù)測(cè)區(qū)的特點(diǎn)對(duì)軟件配置進(jìn)行優(yōu)化

3.3.1? Pixelgrid軟件

就目前來(lái)看，Pixelgrid軟件在我國(guó)現(xiàn)有的空三軟件中處于絕對(duì)的領(lǐng)先地位，因?yàn)樗兄鴺O為可靠的穩(wěn)定性，同時(shí)也可以對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行適當(dāng)控制，所以目前被廣泛應(yīng)用到了航測(cè)領(lǐng)域中的信息處理工作中。在借助Pixelgrid軟件處理相關(guān)的航測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，軟件對(duì)于步驟進(jìn)行了極為細(xì)致的劃分，程序整體較為穩(wěn)定、任何一個(gè)環(huán)節(jié)均可以進(jìn)行質(zhì)量控制以及人工干預(yù)、對(duì)于無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)無(wú)嚴(yán)格要求是其優(yōu)點(diǎn)，而其缺點(diǎn)則為數(shù)據(jù)處理效率較低、自動(dòng)化水平較弱以及無(wú)法達(dá)到項(xiàng)目的工期標(biāo)準(zhǔn)等。

3.3.2? Inpho軟件

相較于Pixelgrid軟件，Inpho的表現(xiàn)更為出色，它是目前國(guó)際上極為先進(jìn)且可靠的一個(gè)數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)。極高的自動(dòng)化水平與匹配精度是Inpho軟件最突出的優(yōu)點(diǎn)，而其缺點(diǎn)也同樣顯著，例如對(duì)地物紋理還有無(wú)人機(jī)在飛行狀態(tài)下的姿態(tài)等有著極高的要求，在條件較差的測(cè)量區(qū)域中錯(cuò)誤匹配的概率明顯增加等。除此之外，該軟件所需的人工干預(yù)量比較少，很難保證在困難區(qū)域的加密精度。在傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量工作中，往往使用一個(gè)軟件來(lái)進(jìn)行空三加密，因此經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)返工現(xiàn)象還有點(diǎn)位中的誤差超過(guò)限制等情況。

4 結(jié)語(yǔ)

本篇文章對(duì)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量空三加密技術(shù)進(jìn)行了深入分析，同時(shí)還對(duì)提高其精度的方法進(jìn)行了研究，借助對(duì)比不同的相機(jī)檢校方案，結(jié)合精度、成本投入還有效率等因素，對(duì)軟件組合以及配置等進(jìn)行了科學(xué)優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)的空三加密方案的優(yōu)化與完善。在經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的時(shí)間應(yīng)用之后，發(fā)現(xiàn)完成優(yōu)化工作的空三加密技術(shù)能夠有效解決無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量工作中存在的精度偏低等問(wèn)題，而且空三結(jié)果可以滿足由國(guó)家制定的1：1000與1：2000地形圖的精度標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而讓航測(cè)的成圖精度得到了進(jìn)一步提升?？偠灾酒恼陆o無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量成圖等工作提供了全新的思路以及較為科學(xué)的方案，希望借此能夠?yàn)橄嚓P(guān)的工作人員提供一定的幫助。除此之外，我們堅(jiān)信相信隨著互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷地完善與發(fā)展，未來(lái)測(cè)量的速度還有精度必將得到顯著提升，從而促使測(cè)繪從數(shù)字化逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒒罱K在我國(guó)的國(guó)民建設(shè)工作中展現(xiàn)出無(wú)可替代的作用。

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（作者單位：西安大地測(cè)繪股份有限公司）