曹 揚(yáng)， 張 禾， 計(jì)春祥， 任成冕

(貴州省第二測繪院，貴州 貴陽 550000)

1 無人機(jī)概述

低空無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)作為一種新的測繪手段，可針對(duì)特定區(qū)域制定飛行任務(wù)，快速獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)，通過外業(yè)像控測量、內(nèi)業(yè)空三加密形成數(shù)字航空攝影測量成果，利用數(shù)字航空攝影測量技術(shù)制作DLG、DOM、DEM成果。

無人機(jī)獲取的影像具有像幅小、基線短、重疊大、飛行姿態(tài)不穩(wěn)定等特點(diǎn)。目前相關(guān)規(guī)范對(duì)低空無人機(jī)攝影測量控制點(diǎn)的布設(shè)方式及數(shù)量并沒有明確規(guī)定，而像控點(diǎn)的數(shù)量及其分布是影響區(qū)域網(wǎng)加密精度的一個(gè)非常重要的因素，因此在滿足內(nèi)業(yè)成圖精度的前提下，為減少野外像控點(diǎn)布設(shè)數(shù)量，尋求適合低空無人機(jī)航攝的最佳像控點(diǎn)布設(shè)方式及數(shù)量是一個(gè)迫切需要解決的問題。

本文針對(duì)某測區(qū)航測成圖要求，結(jié)合使用的無人機(jī)的航飛與相機(jī)的參數(shù)，根據(jù)像控點(diǎn)分布和密度對(duì)平差精度的影響，對(duì)目前主流的無人機(jī)像控布點(diǎn)方案和航飛方案進(jìn)行對(duì)比分析，從而獲得最優(yōu)的方案。

2 實(shí)驗(yàn)區(qū)情況

本次試驗(yàn)位于貴州省某縣，屬于山地地區(qū)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)高程差400 m以上。為避免航片重疊度對(duì)加密精度的影響，此次航飛試驗(yàn)以構(gòu)架航線方式，加大重疊度進(jìn)行航飛，共完成四個(gè)架次航飛。航飛設(shè)計(jì)過程中構(gòu)架航線平均航高比正式航線設(shè)計(jì)高50 m，在數(shù)字?jǐn)z影測量過程中不使用構(gòu)架航線航片，只作為空中三角測量過程中的測區(qū)加固與精度提高使用。

試驗(yàn)擬定航攝地面分辨率為10 cm，一、三架次為南北分飛行，二、四架次為東西飛行，一、二架次飛行覆蓋北側(cè)相同區(qū)域，三、四架次飛行覆蓋南側(cè)相同區(qū)域。每個(gè)架次均涉及500多張有效航片，共計(jì)無人機(jī)航片2 206張，航飛覆蓋區(qū)域約25 km2。航片像素大小4.62 μ，地面分辨率10 cm。

3 像片控制點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

測區(qū)內(nèi)共布設(shè)49個(gè)控制點(diǎn)，受地形和植被影響限制，控制點(diǎn)布設(shè)不均勻。為確保點(diǎn)位可用及提高作業(yè)效率，部分點(diǎn)位均在相鄰位置布設(shè)了兩個(gè)以上控制點(diǎn)。

選取不同控制點(diǎn)數(shù)量，對(duì)加密區(qū)域進(jìn)行平差。測試一，將全部49個(gè)控制點(diǎn)全部平差。測試二，盡可能均勻地選取控制點(diǎn)，同一區(qū)域有多個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，隨機(jī)選擇其中之一。在地形地貌的影響下，保證控制點(diǎn)盡可能均勻分布。測試三，僅在四角及中心選取控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)選取情況見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)區(qū)域控制點(diǎn)布設(shè)情況圖

分別根據(jù)測試一、二、三的情況進(jìn)行空三平差計(jì)算，利用多余的控制點(diǎn)和外業(yè)實(shí)測點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，分析測試結(jié)果得出最優(yōu)像控點(diǎn)布設(shè)方案。

4 實(shí)驗(yàn)情況

通過空三加密平差后，不同測試方法控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差均能控制在10 cm左右，即平差后像片控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差可控制在1個(gè)像素左右，具體誤差見表1。

測試一控制點(diǎn)平面中誤差為7.888 cm，高程誤差為6.908 cm；測試二控制點(diǎn)平面中誤差為7.906 cm，高程誤差為3.754 cm；測試三控制點(diǎn)平面中誤差為7.406 cm，高程誤差為5.585 cm。從誤差表可以看出：隨著控制點(diǎn)減少平面控制點(diǎn)誤差增大，高程誤差由于約束點(diǎn)的減少反而中誤差減少。

表1 控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差表(cm)

表2 檢查點(diǎn)誤差表(cm)

控制點(diǎn)誤差并不能完全反映加密區(qū)域整體精度，同時(shí)需要利用檢查點(diǎn)誤差評(píng)價(jià)加密精度，針對(duì)測試二和測試三，對(duì)檢查點(diǎn)精度情況進(jìn)行分析(見表2)。

通過檢查點(diǎn)對(duì)比，控制點(diǎn)減少后，檢查點(diǎn)高程誤差增加，測試二檢查點(diǎn)高程誤差為9.696 cm，而采用四點(diǎn)控制時(shí)檢查點(diǎn)高程誤差達(dá)到了60.448 cm，已經(jīng)無法滿足空三加密要求。

采用測試二的控制點(diǎn)布設(shè)方案，空三加密成果基本上可以滿足要求。所有控制點(diǎn)相對(duì)均勻分布，經(jīng)量測控制點(diǎn)間距普遍在1.2～1.4 km，即最大間隔距離小于1.4 km。

采用測試三的控制點(diǎn)布設(shè)方案，平面精度存在一定誤差，部分點(diǎn)位平面精度誤差接近0.5 m，可滿足精度要求不高的DOM制作需求。但是高程精度誤差較大，在部分區(qū)域檢查點(diǎn)誤差接近1.5 m。

5 結(jié)論

通過對(duì)控制點(diǎn)不同分布的空三加密成果進(jìn)行對(duì)比分析，控制點(diǎn)分布間距在1 km至3 km對(duì)空三加密成果的平面中誤差影響不大，在對(duì)高程要求不嚴(yán)格的情況下可適當(dāng)加大控制點(diǎn)間距。一般大比例尺項(xiàng)目的生產(chǎn)過程中，也可適當(dāng)減少控制點(diǎn)的數(shù)量，按照1.5 km間距布設(shè)控制點(diǎn)，可以使空三加密成果達(dá)到為±1個(gè)像素精度。在實(shí)際工程應(yīng)用中不僅可以根據(jù)測區(qū)情況及航飛架次情況加強(qiáng)地面控制點(diǎn)布設(shè)，也可在航飛過程中采用構(gòu)架航線的方式來加強(qiáng)空三加密區(qū)域的穩(wěn)定性，提高空三加密區(qū)的整體精度。