无人机航测成图精度控制措施分析

无人机航测成图精度控制措施分析

蔡统庆伏勇

四川省蜀通岩土工程公司四川省核工业地质调查院四川成都610000

摘要：随着我国经济建设的高速发展，对其时效性的要求也越来越高，传统的人工外业测量方法已经跟不上现阶段数据更新的速度。无人机航空摄影作为国内外一项新兴的前沿科技,因其反应迅速、场地限制小及见效快等特点，已经在矿业权核查、道路桥梁设计、工程项目精细化设计等很多数字化测量领域得到应用。无人机航测技术，属于现代化社会建设技术信息测绘的信息技术，其能够适应各种环境下完成工作，与人工作也相比具有巨大的优势。

关键词：无人机；航测成图；精度

引言

无人机航测一般使用固定翼无人机，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势，系统携带的数码相机、数字彩色航摄相机等设备可快速获取地表信息，获取超高分辨率数字影像和高精度定位数据，生成DEM、三维正射影像图、三维景观模型、三维地表模型等二维、三维可视化数据，便于进行各类环境下应用系统的开发和应用。通过大规模信息处理系统数据处理能够为各类用户提供高质量的定制数据处理服务，可提供4D产品(DOM，DLG，DEM，DRG)服务。无人机的应用较为广泛，常见的应用范围有无人机航测技术低空作业应用、无人机航测技术低空航拍系统应用、无人机航测技术封闭空间应用。

1无人机航测技术概述

1.1无人机航测技术优势

（1）无人机速率较高。通常情况下，当面对突然出现的情况时，对于情况的处理就要求速率，以此才能保证在第一时间将事态管理住，因此基于与传统人工作业相比较，无人机的速度、摄像机的拍摄以及信息的实时传递，都能够最大程度保证对事态信息的第一时间了解。详细来说，一般的无人机航测技术运用，能够满足2100km2的范围，在此前提下一旦发生了突发性情况时，能够为其快速的提供强有力的技术支持。

（2）无人机测绘范围较大。无人机基于自身飞行的特点，能够在高空对地面进行多角度、多距离的大范围拍摄，能够在人工难以达到的角度上进行作业，而且基于灵活性的角度上，无人机也适应小范围、低空的环境，在此前提下得出的数据具有层次性，可以更好的帮助工作人员对数据进行分析工作。无人机在大范围的特点下，还兼顾了数据的准确性、实时性，准确性基于无人机自身的移动与摄像机的高清拍摄。

（3）无人机工作周期性较强。无人机作为机械设备而言，在日常维护以及休息的情况下，能够保证长时间的使用，与人工作业相比较，显然在周期性上具有巨大的优势，因此，强大的周期性所带来的就是高效的工作效率。无人机的运作，并非只依靠无人机与人工操作完成，其工作背后还有一系列的强大系统作为支持，在系统技术的发挥下，能够最大限度的提高测绘工作的综合性，因此保证了无人机测绘技术的周期性

1.2无人机航测技术不足

（1）无人机装载摄像机不专业。无人机基于工作的需求需要保持灵活性，因此其自身的体型、体重等方面就有了限制，在这样的前提下，无人机无法装载专业的摄像机，所拍摄的图像虽然清晰，但很容易形成图像的变形，因此对于数据分析上造成了一定的困难。

（2）无人机易被风力限制。同样基于无人机的体重较轻的特质，当无人机位于空中，遭受到大风的环境，就会使无人机的行动受阻，进而影像测绘工作的开展。同时在大风的天气下，即使无人机可以勉强工作，但依旧容易形成拍摄数据的重叠了较高、图像因晃动而不清晰、最终导致数据准确性大幅度降低。

（3）无人机自身防护措施不足。无人机的应用，常使其处于恶劣的环境当中，因自身为机械的缘故，对于部分的有害环境可以免疫，但同时也存在对实质性的因素缺乏防护的缺点。此外，无人机对于部分撞击形式的伤害缺乏抵抗力，当遭受较大撞击时，其形成的影响很有可能会直接导致无人机损坏而无法工作。

2无人机航测成图精度的影响因素及控制

2.1无人机航测高度

无人机航测高度的差异会直接影响到成图的精度，通常情况下航测高度的不同，不仅对图像中每一个像素点的大小产生影响，而且高度的变化也会对航片相幅的大小产生影响；一般情况下，无人机飞行高度在逐渐增高，图像中每个像素的真实数值也就会越来越小，图像的精确度也会越来越低。因此，在无人机航测中根据地形的变化，选择恰当的航测的高度可以有效提高无人机航测的精确度。

1.2像控点设置的影响

在进行无人机进行航测时，像控点的设置对航测的成图质量具有重要影响，恰当科学的控点设置可以有效提高后期的航测成图精度，反之，则会影响成图的质量。所以，在进行无人机航测前期准备时，必须对像控点进行周全的设置，进而确保控制点设置的科学性与合理性。在实际的设置中，首先要保证每次航测都要有不少于5个的像控设置点；而在遇到地形复杂的航测任务时，由于地形变化较大或者植被覆盖程度较高，就会容易造成像控点被覆盖的状况，进而很可能导致无人机航测工作中出现飞行覆盖程度不够，出现翘曲现象发生，造成航测数据精度不高，对航测质量产生不利影响。因此这种情况下，为了提高成图的整体精度，布设前对测区遮挡情况进行事先分析，对于地物和植被遮挡严整区域加设加密像控点。原则上在山顶、山脊和山谷等关键部位布设少量像控点。此方法可大幅提高该类区域地面点判别的准确度，以达到提高成图精度的目的。

2.3航测图像质量因素

对于摄影测量而言，地物亮度的大小只是像片上的曝光量，最重要的是在像片上相邻地物之间的密度差。若影像上地物之间没有密度差异，也就没有影像反差，进而将无法从影像上辨别地物。无人机航测时的天气状况与无人机本身因素是影响无人机航测图像质量的两个主要因素，一是，天气状况主要指的是无人机进行航测时所处的风雪、大风、大雾等天气状况。比如当航测下的风速过大时，会造成无人机无法正常飞行。决定影像反差的因素除地物本身特征外，还取决于阳光部分和阴影部分照度之间的差异，如果选择在天气条件较差时进行无人机航测，必然会影响成果质量。另外大风状况下无人机很难实现平稳飞行与航测，进而导致航测图像发生大幅度扭曲，降低图像精确度，同时也会阻碍航测任务的工作进度。二是，无人机本身因素主要指的是无人机装备的相机像素与曝光时间设置的不合理；一般情况下像素主要受到相机本身的影响，人为因素很难控制，而曝光条件通常受到航拍时光照条件影响，如果光线条件相对较好，需要尽量对曝光时间进行降低。

2.4重叠率

重叠率在提高图像连接点中起到了关键作用，然而，在进行实际的航拍时为了最大程度的减少飞行时间与扩大航测覆盖范围，相关航拍技术人员都会对航测重叠率尽可能的进行调低。重叠率变低后每个地区物点在航片中会相应减少，导致技术人员在对重叠区的相关连接点进行提取时，可选择性大大降低；图像的连接点减少，在一定程度上会对无人机航拍照片的清晰度造成影响，导致连接精度不高，使连接点平差结构变差。

结束语

基于无人机的工作优势，对社会的技术建设带来了巨大的帮助，使得测绘工作有良好的便捷性。无人机与航空摄影测量相结合使得“无人机数字低空遥感”成为航空遥感领域的一个崭新发展方向，是传统航空摄影测量手段的有力补充。可广泛应用于国家重大工程建设、灾害应急与处理、国土监察、资源开发、基础测绘、土地资源调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设和应急救灾测绘数据获取等方面。

参考文献:

[1]刘玉洁,崔铁军,郭继发,刘朋飞.无人机航摄大比例尺测图的关键技术分析[J].天津师范大学学报(自然科学版).2014(02)

[2]毕凯,李英成,丁晓波,刘飞.轻小型无人机航摄技术现状及发展趋势[J].测绘通报.2015(03)