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        無人機(jī)航測高程精度影響要素及改進(jìn)方法

        2018-12-28 20:41:40李冬梅
        科學(xué)與財(cái)富 2018年30期
        關(guān)鍵詞:影響要素改進(jìn)方法

        李冬梅

        摘 要: 在當(dāng)前各個領(lǐng)域無人機(jī)航攝系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用,但很多時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,因此需要對無人機(jī)航測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)航測高程精度,使其能夠更好的滿足比例較大的測圖需求。

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

        相較于傳統(tǒng)的航測,無人機(jī)航測具有高重疊度和多基線航測測量的特點(diǎn),能夠自動匹配連接點(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,需要對影響測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、航測規(guī)范精度要求

        在傳統(tǒng)的航測規(guī)范中,對于相對較大的比例尺測圖時不允許進(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,在長期的工程項(xiàng)目實(shí)踐中經(jīng)驗(yàn)了大量的經(jīng)驗(yàn),對于比例尺相較較大的測圖完成空三加密,可以有效的滿足規(guī)范所要求的精度,因此在航測規(guī)范中可以放寬要求。但在具體航測規(guī)范中對于1:500和1:1000及1:2000的比例尺相對較大的測圖有了明確規(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,則需要選擇全野外布點(diǎn)。可以說在航測工作中,高程精度作為一個難點(diǎn)內(nèi)容,在全野外布點(diǎn)過程中會造成野外工作量增加。

        二、無人機(jī)航測高程精度影響要素

        (一)像片傾角

        對于像片傾角較大的立體模型超限現(xiàn)象,在利用無人機(jī)航測過程中,需要利用到多種像片傾角的立體模型,通過對航測高程精度進(jìn)行收集和實(shí)時統(tǒng)計(jì)。對于統(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)測量工作站恢復(fù)立體模型后,需要對收集的高程點(diǎn)和野外實(shí)測的相應(yīng)高程點(diǎn)進(jìn)行對比分析和統(tǒng)計(jì),這樣航測內(nèi)業(yè)測量高程中的存在的誤差會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,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)選擇的航測相機(jī)不同時,最后獲取的理論高程精度也會存在一定的差異,而且有些相差還會較大。在具體航測規(guī)范中,針對于各種比例尺地形釁的測量,明確規(guī)定了相應(yīng)的航測GSD參數(shù)區(qū)域,但為了更好的滿足規(guī)范要求對應(yīng)的高程精度,需要對基高比進(jìn)行充分考慮,同時在實(shí)踐航測過程中還需要對相機(jī)像素、航高、影響幅面具體寬度等因素進(jìn)行綜合分析。同時還要參與多樣的航測工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),針對于平原地區(qū)的測圖,通過選鄧寬幅相機(jī)或是視場角相對較大的相機(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,在航空攝影測繪時無法有效的搭載常規(guī)航攝儀。現(xiàn)階段應(yīng)用的中幅面CCD作為傳感器的感光單元,同時還要對電路進(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,這其中畸變差則會導(dǎo)致測量高程精度無法與需求相滿足。

        三、無人機(jī)航測高程精度的改進(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)對外界干擾要素的抵抗能力,減少像片傾角,同時提高飛行時的安全性和穩(wěn)定性。對于無人機(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導(dǎo)致儀器出現(xiàn)的誤差。在具體對航攝系統(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,其精度會對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,需要和老年滑雪視野開闊及易于辨別的點(diǎn)位,在對點(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,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。現(xiàn)已有的空三加密軟件自動化程度高,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影測量網(wǎng)格系統(tǒng)進(jìn)行空三模塊的自動化處理。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)行自動智能挑點(diǎn)以去除粗差較大的像點(diǎn),分別進(jìn)行自動空三航帶內(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,完成整個空三加密過程自動化處理。在完成空三加密后可自動生成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,即各個測量區(qū)域一定會存在一些數(shù)量立體模型航測內(nèi)業(yè)信息數(shù)據(jù)高程精度誤差的超限問題。對此,在無人機(jī)航測過程中,對于像片傾角相關(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)行像片傾角相對比較大的立體模型絕對定向時,雖然絕對定向誤差殘差比較小,可是全野外測量高程指點(diǎn)難以精確恢復(fù)至被量測地物表面。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影測量的工作中有效恢復(fù)立體模型。③對于加密時的模型連接點(diǎn)要進(jìn)行刪除,然后保留全野外測量相關(guān)像片控制點(diǎn)。④保留野外測量所有像片控制點(diǎn),其中包含了平高控制點(diǎn)以及高程控制點(diǎn),對于立體狀態(tài)環(huán)境下,需要重新有效觀測野外的所有控制點(diǎn)高程。⑤重新進(jìn)行絕對定向,計(jì)算出傾角超限像片中的六個外方位元素。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量精度。

        四、結(jié)束語

        在當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新形勢下,科學(xué)技術(shù)進(jìn)步速度較快,這也對無人機(jī)航測高程精度提出了嚴(yán)格的要求。因此需要對無人機(jī)航測高程精度影響要素進(jìn)行具體分析,并在實(shí)際航測過程中提升航測高程精度,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)的航測高程精度。

        參考文獻(xiàn)

        [1]楊瑞奇,孫健,張勇.基于無人機(jī)數(shù)字航攝系統(tǒng)的快速測繪[J].遙感應(yīng)用,2010,3(2).

        [2]連振華.無人機(jī)航攝像片傾角對立體高程扭曲的影響分析[J].地理空間信息,2010,8(1).

        [3]孫杰.無人機(jī)低空遙感監(jiān)測系統(tǒng)[J].遙感信息,2013,2(1).

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