岳廣飛
(中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司)
無人機航測成圖的基本方式有2種:①GPS輔助無控制點數(shù)據(jù)的無人機航測成圖;②針對無人機影像特點參照傳統(tǒng)的攝影測量流程進行的處理。本文通過總結上述2種方案的優(yōu)勢,對傳統(tǒng)的航測控點布設做了相應的調整,對提高無人機攝影測量成圖精度有一定的指導意義。
像控點布點測量方案通常有3種:野外布點方案、非野外布點方案和特殊情況的布點方案。
其布點的主要原則為:①將平面控制點布設在區(qū)域四周;②將高程控制點布置成鎖形;③根據(jù)地形和周圍環(huán)境調整布點,使其更安全合理。
所謂“全野外布點”,是指像片控制點全部通過外業(yè)測定的方式,測繪精度較高,但是工作量很大,成本投入也較大,使用范圍有一定的限制,只有在成圖比例尺較大、并且對精度要求較高的極少數(shù)情況下使用。
非全野外布點方案根據(jù)擬構網(wǎng)方式的不同,可以分為航帶法布控點以及區(qū)域布點2種方案。
航帶法布點包括“六點法”“八點法”以及“五點法”3種布點方式。其中,六點法由航帶網(wǎng)的兩端和中央像主點組成,在航帶網(wǎng)的上下兩端的重疊方位,布設了1對布控點;八點法是在每個航帶網(wǎng)中設置8個平高控制點;如果每條航帶的長度為允許長度的1/2~3/4,需要選擇五點法進行布控。相對應的,六點法適用于山地和高地中,五點法適用于平地、丘陵等相對平緩的地勢環(huán)境。
區(qū)域布網(wǎng)點通常是在區(qū)域網(wǎng)或四周布設平高點的布點。這種布點設計方案通常有3種情況:正規(guī)布點設計、品字布點設計、密布點設計。在實際使用過程中,需要設計者靈活運用這3種方案,或將3種方案相互結合使用[1]。
針對特殊情況,無人機航測像控點布設沒有一定的標準,通常針對水域、島嶼等特殊布點進行布點等,都在此列,均應按照規(guī)范執(zhí)行。
針對非野外布點方案,有2種像控點布設方法:①先進行像控點的采集,根據(jù)影像信息找到相應的特征點后,再進行人工實地勘測。這種方法主要應用于有明顯實物特征且高度差較小的區(qū)域,使用這種方法可以節(jié)約時間和成本。②航飛前,先進行實地布設,并采集部分特征點,航飛后再根據(jù)影像中部分“特征點”實地采集其他“像控點”,這種方法主要適用于沒有明顯的實物特征且人煙稀少的森林地帶,實際應用過程中十分受歡迎。
進行野外工作前,需要利用谷歌地圖進行模擬飛行實驗,然后初步選定像控點的位置,以便對整體測試區(qū)域進行完整的規(guī)劃,從而合理布局。由于像控點的選擇會直接影響內業(yè)加密判斷,如果直接設計布點,有可能造成像控點布局設計的不均勻,影響空三的解算精度,對內業(yè)成圖帶來一定的難度,并影響內業(yè)成圖質量,如果先進行像控點的選擇,可以節(jié)省時間并減少成本。
選擇像控點時,要將布點要求作為首要考慮條件,將像控點和布點策劃方案進行有效結合,合理對地形標識進行選擇。布設標志物體時,要確保對空視角良好,盡量避免建筑物、樹木等雜物的遮擋,需要注意的是,地面上的圓弧形物體或陰影面積較大的地方都不可作為目標位置。
像控點的內業(yè)規(guī)劃以及外業(yè)布局設計的主要步驟包括:①將承建單位提供的項目路線方案以1:1000的比例導入谷歌地球軟件,導入時應注意將電力路線圖轉化為.dwg格式再導入,然后再次轉化為.kml格式導出;②在谷歌地球軟件中進行模擬航飛試驗,根據(jù)像控點的要求進行初步設計;③將.kml文件導入谷歌軟件手機端,再次進行實地控制點預設,并找到合理的地標。
首先,需要根據(jù)初步選擇的控制點進行布局設計,并收集在同一地區(qū)的平行高點。對于外業(yè)像控點的收集,要本著“先整體、后局部”的原則,基于“首級控制點”和“加密點”進行像控點坐標的收集整理工作。
像控點的測量步驟為:①建立基準站,然后選擇地勢高的地方建立基準站,選擇時,應以視野開闊、交通便利為選擇標準;②設置各項的基本數(shù)據(jù)參數(shù),包括平移參數(shù)、旋轉參數(shù)、比例尺度參數(shù);③施測,首先選擇1~2個已知參照點,將測定的坐標數(shù)據(jù)和已經得到的結果進行參照,如果測定結果符合要求才能進行像控點的采集工作;④進行施測時,應以布設地標作為地面目標點,地面目標點的選擇應選在建筑的拐點或平房的房角處,以方便工作人員的工作;⑤像控點的采集工作完成后,需要對像控點進行精度測評,通常采用收集到的坐標信息中的收集控制點坐標和已知坐標信息進行比較,將誤差控制在±0.1m;⑥航飛結束后,需要對像控點的數(shù)據(jù)進行整理記錄。
根據(jù)像控點布置間距和方式的不同,得出不同精度的測量數(shù)據(jù),并現(xiàn)場進行檢查最后得出結論,如表1所示。
從上述數(shù)據(jù)可以看出,區(qū)域四周均勻布設平高控制點可以大大提高整體精度,而點組布設方式與單點布設方式相比,其精度同樣有明顯的提高,因此,在無人機航測像控點布設時,應多采用上述方式布設。
現(xiàn)階段,無人機航測技術在測繪地理信息行業(yè)已經得到了廣泛的運用,但是像控點布設方案和空三精度的影響關系還有待進一步論證,以提供更可靠的科學依據(jù),規(guī)避依靠經驗布設的落后做法。本文通過數(shù)據(jù)分析,提出了適合無人機航測控點布設方案,提出了一些建議,以期為無人機在測圖和智能建設中發(fā)揮更大的作用奠定基礎。
表1 像控點精度分析表