王莉娟(大慶油田工程有限公司，黑龍江 大慶 163712)

0 引言

由于科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，當(dāng)前無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在許多項(xiàng)目的生產(chǎn)工作中實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，怎樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)海量的無人機(jī)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行高效化處理，以此確保航空攝影測(cè)量成圖的準(zhǔn)確程度，已經(jīng)成為現(xiàn)階段航空攝影測(cè)量進(jìn)一步發(fā)展所面臨的主要問題。接下來我們就對(duì)目前無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)中的空三機(jī)密技術(shù)的精度做進(jìn)一步的分析和研究。

1 無人機(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)流程無法正常進(jìn)行。

相較于傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量，應(yīng)用無人機(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題的無人機(jī)航空攝影測(cè)量空三加密軟件，現(xiàn)有的精度幾乎無法滿足我國(guó)傳統(tǒng)航測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)與要求[1]。

2 航空攝影測(cè)量的具體要求

2.1 精度要求

在航空攝影測(cè)量工作中，像控點(diǎn)以及圖根控制點(diǎn)二者的精度標(biāo)準(zhǔn)基本相同，當(dāng)尺航測(cè)成圖的比例是1:2000時(shí)，地物點(diǎn)還有加密點(diǎn)之間實(shí)際的精度要求為：處于城市中的建筑地區(qū)，等高距為0.5m平坦區(qū)域，對(duì)于高程標(biāo)記點(diǎn)來說，其高程差應(yīng)當(dāng)處在0.15mm以內(nèi)。另外，城市中的建筑區(qū)域，實(shí)際的等高距離是0.5m的平坦地區(qū)高程以及等高線頂端通過外業(yè)的方式開展測(cè)繪作業(yè)。初次之外，對(duì)其它區(qū)域高程以及等高線則能夠利用平高區(qū)域網(wǎng)來做加密處理。

2.2 航空攝影的質(zhì)量要求

當(dāng)通過衛(wèi)星開展攝影測(cè)量工作時(shí)，因?yàn)橐肓薘PC參數(shù)，同時(shí)衛(wèi)片像有著較大的覆蓋面積，所以可以在一定程度上降低外業(yè)控制點(diǎn)實(shí)際的布設(shè)密度。例如在某種極短條件之下，如果衛(wèi)片的質(zhì)量足夠優(yōu)秀，即沒有云層覆蓋的情況下，通常僅設(shè)1控制點(diǎn)于測(cè)區(qū)的中間位置，然而在測(cè)量時(shí)其中往往會(huì)存在一定的測(cè)量誤差，只靠一個(gè)控制點(diǎn)很難發(fā)現(xiàn)粗差。一般最好將控制點(diǎn)布設(shè)在中央?yún)^(qū)域以及測(cè)量區(qū)域的四角出，共計(jì)約5個(gè)，通過這種方式保證能夠在進(jìn)行多余觀測(cè)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)粗差等基礎(chǔ)上，還可以出色完成比例是1:2000地形圖的繪制工作[2]。

2.3 布設(shè)像控點(diǎn)

一般情況下，區(qū)域網(wǎng)法是當(dāng)前像控點(diǎn)最為常見的一種布設(shè)方案，在這一方法中航向的間隔為4條基線。這一項(xiàng)目的像控點(diǎn)借助GPS-RTK進(jìn)行施測(cè)，同時(shí)根據(jù)平高點(diǎn)具體的要求來布設(shè)像控點(diǎn)。通常布設(shè)的范圍處于航向重疊3片區(qū)域中，而當(dāng)于區(qū)域網(wǎng)內(nèi)布點(diǎn)時(shí)則需要確保5至6片的重疊；另外，像控點(diǎn)和相片邊緣之間的距離應(yīng)當(dāng)處于1.5cm及以上。

3 對(duì)空三加密精度的分析

就當(dāng)前航空攝影測(cè)量基本的流程來看，在航測(cè)工作中空三加密技術(shù)有著極為重要的作用，它直接決定著最終地籍圖的精度。在目前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的過程中，航測(cè)工作的時(shí)間愈發(fā)緊張，對(duì)應(yīng)的任務(wù)量也在隨之增加，而借助空三加密相關(guān)的軟件，則能夠迅速且高效的完成各項(xiàng)加密工作。在布設(shè)傳統(tǒng)外業(yè)像控點(diǎn)時(shí)，控制點(diǎn)的點(diǎn)位位置往往需要進(jìn)行謹(jǐn)慎考慮，通常對(duì)其有著極為嚴(yán)格的要求。因此，是否能夠有效脫離目前外業(yè)像控布點(diǎn)工作中的種種限制，從而有效減少控制點(diǎn)實(shí)際的布設(shè)量，進(jìn)而在不影響測(cè)量區(qū)域加密精度的前提下有效提升航線跨度，逐漸成為當(dāng)前管理人員急需去考慮的一個(gè)問題。

4 優(yōu)化無人機(jī)航空攝影測(cè)量空三加密精度的方法

文章將無人機(jī)航空攝影測(cè)量空三加密的實(shí)際流程作為了切入點(diǎn)，借此來對(duì)其進(jìn)行了深入分析，并對(duì)技術(shù)的優(yōu)化方案作了全面研究。過去傳統(tǒng)無人機(jī)的空三加密具體流程如圖1所示。

圖1傳統(tǒng)無人機(jī)航空攝影測(cè)量的空三加密流程

因?yàn)榉橇繙y(cè)相機(jī)是無人機(jī)獲取影像最為重要的一個(gè)途徑，所以只有在畸變差校正等工作結(jié)束后才能夠進(jìn)行空三加密，另外在此環(huán)節(jié)還需要對(duì)相機(jī)的參數(shù)進(jìn)行全面檢校，倘若直接跳過這一環(huán)節(jié)那么很有可能會(huì)對(duì)匹配的精度產(chǎn)生不利影響。但是，因?yàn)檐浖男阅軙?huì)對(duì)光束法平差還有自動(dòng)匹配等產(chǎn)生約束，所以一旦匹配的算法不合適或平差參數(shù)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，那么便會(huì)降低加密的自動(dòng)化水平，而且此時(shí)還需借助人工來進(jìn)行強(qiáng)行干預(yù)，因此還會(huì)導(dǎo)致空三的加密效率還有精度發(fā)生明顯的降低，嚴(yán)重者還會(huì)直接造成空三失敗。為此，本篇文章制定了以下幾個(gè)優(yōu)化空三加密精度的方案。

4.1 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對(duì)相機(jī)檢校實(shí)施的具體方案進(jìn)行確定[3]。

4.1.1 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，以此來盡可能的減少在檢校過程中未知數(shù)出現(xiàn)的數(shù)量，最終實(shí)現(xiàn)模型簡(jiǎn)化等目標(biāo)。在無需構(gòu)建檢校場(chǎng)的基礎(chǔ)上，僅通過目標(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。

4.1.2 物理檢校

在開展物理檢校工作時(shí)，相機(jī)需要被送至專業(yè)的檢校部門進(jìn)行全面檢校處理。經(jīng)實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，通過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。

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

4.2.1 Pixelgrid軟件

就目前來看，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)于無人機(jī)的飛行姿態(tài)無嚴(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)化水平較弱以及無法達(dá)到項(xiàng)目的工期標(biāo)準(zhǔn)等[4]。

4.2.2 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)位中的誤差超過限制等情況。而將上述兩種具有顯著優(yōu)勢(shì)的軟件進(jìn)行結(jié)合，在應(yīng)用Inpho軟件對(duì)無人機(jī)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行高效率自動(dòng)化處理的基礎(chǔ)上，還可以充分展現(xiàn)出Pixelgrid所具有的控制特點(diǎn)，進(jìn)而最大程度的優(yōu)化和完善資源配置，最終有效提高生產(chǎn)的效率。兩個(gè)軟件結(jié)合之后的空三優(yōu)勢(shì)如表1所示。

表1 軟件結(jié)合后空三優(yōu)勢(shì)的統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)語

本篇文章對(duì)無人機(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)能夠有效解決無人機(jī)航空攝影測(cè)量工作中存在的精度偏低等問題，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?，本篇文章給無人機(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?，最終在我國(guó)的國(guó)民建設(shè)工作中展現(xiàn)出無可替代的作用。