肖 蘇 勇

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063)

0 引 言

無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)作為衛(wèi)星遙感和航空遙感的補(bǔ)充，成為全球遙感對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取重要手段之一。近年來(lái)，隨著消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的普及和影像匹配技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)發(fā)展火熱，廣泛應(yīng)用于測(cè)繪4D產(chǎn)品生產(chǎn)、智慧城市、林業(yè)調(diào)查、農(nóng)業(yè)植保、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等方面[1-3]?？杖用茏鳛闊o(wú)人機(jī)影像后處理的關(guān)鍵步驟之一，為后續(xù)生產(chǎn)提供高精度的外方位元素，直接決定了測(cè)繪數(shù)字成果生成的質(zhì)量。在傳統(tǒng)的航測(cè)外業(yè)作業(yè)中，需要根據(jù)成圖比例尺、地面分辨率、測(cè)區(qū)地形特點(diǎn)、攝區(qū)的實(shí)際劃分等情況布設(shè)大量的野外像控點(diǎn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力[3]。得益于網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)(如CORS系統(tǒng)、千尋位置服務(wù))和PPK技術(shù)在無(wú)人機(jī)外業(yè)數(shù)據(jù)獲取上的應(yīng)用，能夠獲取優(yōu)于10 cm的影像曝光點(diǎn)位置信息。尤其是隨著帶RTK的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品的推出，使得高精度位置信息的無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)獲取成本越來(lái)越低，為無(wú)地面控制點(diǎn)(簡(jiǎn)稱無(wú)地控)的影像空三研究提供了可能[5-10]。

傳統(tǒng)的影像空三主要是在大量特征匹配點(diǎn)的情況下，利用控制點(diǎn)作為約束條件，解決影像定向和地面加密點(diǎn)計(jì)算的問(wèn)題。通常情況下，當(dāng)區(qū)域網(wǎng)平差過(guò)程中沒(méi)有控制點(diǎn)時(shí)，平差解算是秩虧的。因此，若想進(jìn)行無(wú)地面控制點(diǎn)影像空三，需要添加其他附加約束條件(通過(guò)將外方位元素當(dāng)作帶權(quán)觀測(cè)值進(jìn)行約束)來(lái)解決影像外方位元素和地面連接點(diǎn)三維坐標(biāo)解算的問(wèn)題。與傳統(tǒng)的影像空三相比，無(wú)地面控制點(diǎn)影像空三在數(shù)學(xué)模型上基本一致，其主要不同點(diǎn)在于控制點(diǎn)不作為帶權(quán)觀測(cè)值參與平差，而采用帶附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差，將自檢校參數(shù)、外方位元素視為帶權(quán)觀測(cè)值。平差的基本誤差方程為：

(1)

式中：X1為外方位元素和加密點(diǎn)坐標(biāo)的改正數(shù)向量；P1為像點(diǎn)觀測(cè)值的權(quán)；X2為外方位元素的改正數(shù)向量；P2為外方位元素觀測(cè)值的權(quán)；X3為相機(jī)自檢校參數(shù)的改正數(shù)向量；P3為相機(jī)自檢校參數(shù)觀測(cè)值的權(quán)；A1、A2、A3為對(duì)應(yīng)誤差方程式的系數(shù)矩陣；E1、E2為單位陣；L1、L2、L3為對(duì)應(yīng)誤差方程式觀測(cè)值向量。式(1)可簡(jiǎn)化為：

V=AX-L,P

(2)

法方程為：

(ATPA)X=ATPL

(3)

無(wú)地控影像空三技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者和行業(yè)相關(guān)人員研究和關(guān)注的熱點(diǎn)之一，其能夠有效減少外業(yè)像控點(diǎn)的數(shù)量，提高外業(yè)作業(yè)效率。筆者對(duì)影響無(wú)地控影像空三定位精度的主要影響因素進(jìn)行了列舉，并利用無(wú)人機(jī)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，給出了無(wú)地控影像空三實(shí)現(xiàn)的工程實(shí)踐建議。

1 無(wú)地控影像空三試驗(yàn)與分析

1.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)集

選用大疆精靈4 RTK無(wú)人機(jī)丹江口1∶500測(cè)圖影像數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)地面控制點(diǎn)影像空三試驗(yàn)。數(shù)據(jù)集相關(guān)描述信息如下：航線為9條，影像數(shù)目為889張，地面分辨率為4 cm，航向重疊度為90%，旁向重疊度為75%，布設(shè)并測(cè)量了104個(gè)檢查點(diǎn)(15個(gè)平高點(diǎn)，89個(gè)高程點(diǎn))，測(cè)區(qū)概況如圖1。采用千尋位置服務(wù)，因其能夠提供優(yōu)于10 cm的外方位線元素定位精度。

圖1 丹江口1∶500地形圖數(shù)據(jù)檢查點(diǎn)分布和航線情況Fig.1 Distribution of data checkpoints and routes in 1∶500 scale topographic map of Danjiangkou

1.2 無(wú)地控影像空三影響因素分析

結(jié)合航空影像成像原理和飛行控制參數(shù)設(shè)置情況，確定了無(wú)地面控制點(diǎn)航空影像空三的精度影響因素：重疊度與傾斜角、相機(jī)模型、外方位線元素精度與權(quán)值、外方位角元素精度與權(quán)值。利用模擬數(shù)據(jù)和無(wú)人機(jī)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)PhotoScan軟件對(duì)上述影響因素進(jìn)行了試驗(yàn)分析。由于影像空三的定位精度與影像的地面分辨率(GSD)直接相關(guān)，因此筆者在同等地面分辨率情況下對(duì)上述影響因素進(jìn)行討論。

1.2.1 重疊度與傾斜角

選擇市場(chǎng)上常見(jiàn)的3款小像幅、中等像幅和大像幅相機(jī)參數(shù)，相機(jī)配置采用Maltese-Cross方式，通過(guò)模擬飛行參數(shù)并將物方點(diǎn)反投影至每張影像生成像點(diǎn)觀測(cè)值，通過(guò)求解區(qū)域網(wǎng)平差中的協(xié)方差矩陣來(lái)估計(jì)物方點(diǎn)多片前方交會(huì)的先驗(yàn)精度。物方點(diǎn)坐標(biāo)由測(cè)區(qū)范圍隨機(jī)生成(視為真值)。依據(jù)共線條件方程，設(shè)置重疊度、傾斜角模擬曝光點(diǎn)的像片位置和姿態(tài)(加入隨機(jī)擾動(dòng)，外方位線元素的精度設(shè)為0.1 m，外方位角元素的精度設(shè)為0.001°)，并計(jì)算物方點(diǎn)在各影像上的像點(diǎn)坐標(biāo)(加入隨機(jī)擾動(dòng)，像點(diǎn)觀測(cè)值的精度設(shè)為1個(gè)像素)。將物方點(diǎn)坐標(biāo)、影像外方位元素作為未知參數(shù)，構(gòu)建區(qū)域網(wǎng)平差的誤差方程。模擬實(shí)驗(yàn)選用的3款相機(jī)參數(shù)如表1，地面分辨率為12 cm，不同相機(jī)根據(jù)地面分辨率調(diào)整對(duì)應(yīng)的飛行高度。

表1 傾斜攝影測(cè)量定位精度分析模擬試驗(yàn)相機(jī)參數(shù)Table 1 Positioning accuracy analysis of oblique photogrammetry simulation test camera parameters

分別對(duì)3種相機(jī)配置方案，根據(jù)區(qū)域網(wǎng)平差法方程的逆模擬航向、旁向重疊度分別為60/40、80/60、80/80、90/90和傾斜角分別為下視(Nadir)、30°、45°情況下物方點(diǎn)的先驗(yàn)定位精度。為了比較傾斜攝影測(cè)量與傳統(tǒng)垂直攝影的區(qū)別，同時(shí)給出了垂直攝影模式下的定位精度，結(jié)果如圖2。

圖2 傾斜攝影測(cè)量重疊度、傾斜角對(duì)定位精度的影響Fig.2 The influence of overlap ratio and oblique angle of oblique photogrammetry on positioning accuracy

由圖2可以看出，隨著航向重疊度或旁向重疊度的增加，不同傾斜角的情況下定位精度均得到了有效提升。當(dāng)傾斜角為30°時(shí)，物方點(diǎn)水平方向的定位精度約為高程方向的2倍；當(dāng)傾斜角為45°時(shí)，物方點(diǎn)的整體定位精度均得到提高，且高程方向提升更顯著，高程方向與水平方向的精度接近一致。相比傳統(tǒng)的垂直攝影，傾斜攝影測(cè)量帶來(lái)了兩個(gè)方向的提升：①由于冗余觀測(cè)值的加入，物方點(diǎn)的定位精度約為傳統(tǒng)垂直攝影的2倍；②由于大交會(huì)角立體像對(duì)的引入，高程方向精度得到了顯著提升，且精度與水平方向趨于一致。

1.2.2 相機(jī)模型

利用實(shí)測(cè)丹江口數(shù)據(jù)集進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)自檢校區(qū)域網(wǎng)平差模型的不同參數(shù)標(biāo)定配置，分析相機(jī)模型對(duì)無(wú)地面控制點(diǎn)影像空三定位精度的影響，如圖3。按照自檢校參數(shù)的不同，按照以下5種方案進(jìn)行試驗(yàn):①f,cx,cy,k1,k2;②f,cx,cy,k1,k2,k3,k4;③f,cx,cy,k1,k2,k3,k4,p1,p2;④f,cx,cy,k1,k2,k3,k4,p1,p2,b1,b2;⑤f,cx,cy,k1,k2,k3,k4,p1,p2,p3,p4,b1,b2。

由圖3可以看出：

圖3 相機(jī)自檢校模型對(duì)定位精度影響Fig.3 Influence of camera self-calibration model on positioning accuracy

1)當(dāng)自檢校相機(jī)模型僅考慮徑向模型(k1,k2,k3,k4)時(shí)，無(wú)地面控制點(diǎn)平差結(jié)果收斂較差，檢查點(diǎn)誤差大于1 m。這是由于相機(jī)的畸變模型欠擬合，無(wú)法擬合真實(shí)的畸變情況。

2)當(dāng)自檢校相機(jī)模型同時(shí)考慮徑向畸變參數(shù)(k1,k2,k3,k4)和切向畸變參數(shù)前兩項(xiàng)(p1,p2)時(shí)，無(wú)地面控制點(diǎn)平差收斂結(jié)果得到顯著提升。

3)當(dāng)自檢校相機(jī)模型同時(shí)考慮徑向畸變參數(shù)(k1,k2,k3,k4)、切向畸變參數(shù)前兩項(xiàng)(p1,p2)和正交畸變參數(shù)(b1,b2)時(shí)，無(wú)地面控制點(diǎn)平差獲得最優(yōu)的收斂結(jié)果。

4)當(dāng)繼續(xù)增加切向畸變參數(shù)(p3,p4)時(shí)，無(wú)地面控制點(diǎn)平差精度反而出現(xiàn)細(xì)微降低，筆者推測(cè)此為相機(jī)模型過(guò)擬合造成。

因此，針對(duì)DJI 4RTK無(wú)人機(jī)的相機(jī)進(jìn)行無(wú)地面控制點(diǎn)空三時(shí)，建議自檢校相機(jī)模型選擇方案④。

1.2.3 外方位線元素的精度

利用實(shí)測(cè)丹江口數(shù)據(jù)集進(jìn)行試驗(yàn)，將最佳配置參數(shù)的平差結(jié)果作為外方位元素真值，不采用外方位角元素(初值為0)，并通過(guò)對(duì)外方位線元素真值添加指定標(biāo)準(zhǔn)差的隨機(jī)擾動(dòng)分析外方位線元素精度對(duì)定位精度的影響，如圖4。外方位線元素的權(quán)值(設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)差)取實(shí)際精度。

圖4 外方位線元素實(shí)際精度對(duì)定位精度影響Fig.4 Influence of actual accuracy of exterior line elements on positioning accuracy

由圖4可以得出：

1)當(dāng)外方位線元素實(shí)際精度(標(biāo)準(zhǔn)差)小于等于1.0 m時(shí)，無(wú)地面控制點(diǎn)空三均能收斂至較好的結(jié)果(13 cm左右)。這是由于區(qū)域網(wǎng)平差在一定程度上將偶然誤差消除掉。

2)當(dāng)外方位元素實(shí)際精度(標(biāo)準(zhǔn)差)大于等于1.0 m時(shí)，隨著實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)差的增大，即外方位線元素定位精度越來(lái)越差，無(wú)地面控制點(diǎn)空三的定位精度也越來(lái)越差。

因此，當(dāng)外方位線元素能夠獲取優(yōu)于1 m精度的初值時(shí)，無(wú)地面控制點(diǎn)空三的精度均可收斂至較好的結(jié)果。需要注意的是，上述模擬數(shù)據(jù)是在不存在系統(tǒng)誤差的情況下對(duì)真值添加1 m的隨機(jī)誤差。實(shí)際情況中，如果外方位元素中存在系統(tǒng)誤差，則需要先消除系統(tǒng)誤差后再進(jìn)行無(wú)地面控制點(diǎn)空三處理?，F(xiàn)有的RTK技術(shù)、PPK后處理技術(shù)均可以獲取優(yōu)于10 cm的定位結(jié)果，這為無(wú)地面控制點(diǎn)空三提供了可能。

1.2.4 外方位角元素的精度

利用實(shí)測(cè)丹江口數(shù)據(jù)集進(jìn)行試驗(yàn)，將最佳配置參數(shù)的平差結(jié)果作為外方位元素真值，對(duì)外方位線元素添加10 m的隨機(jī)誤差，并通過(guò)對(duì)外方位角元素真值添加指定標(biāo)準(zhǔn)差的隨機(jī)擾動(dòng)分析外方位角元素精度對(duì)定位精度影響，如圖5。

圖5 外方位角元素實(shí)際精度對(duì)定位精度影響Fig.5 Influence of actual accuracy of exterior azimuth elements on positioning accuracy

由圖5可以得出：

1)當(dāng)外方位角元素精度優(yōu)于0.1°時(shí)，其對(duì)無(wú)地面控制點(diǎn)空三的結(jié)果有一定的改善作用(定位精度約為0.3 m，而無(wú)高精度角元素初值時(shí)定位精度約為0.8 m)。

2)當(dāng)外方位角元素精度大于0.1°時(shí)，其對(duì)無(wú)地面控制點(diǎn)空三的結(jié)果不僅沒(méi)有貢獻(xiàn)，還會(huì)降低空三的定位精度(約為4～5 m)。這是因?yàn)楫?dāng)外方位線元素含有誤差時(shí)，很小的角誤差就會(huì)引起較大的定位誤差，即誤差會(huì)放大。

因此，當(dāng)外方位角元素初值精度不高時(shí)，在無(wú)地面控制點(diǎn)空三時(shí)可以無(wú)需對(duì)角元素進(jìn)行加權(quán)?，F(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，高精度的IMU設(shè)備往往非常昂貴，僅在機(jī)載LiDAR等項(xiàng)目應(yīng)用上才會(huì)使用。無(wú)人機(jī)上的IMU往往比較廉價(jià)，因此外方位角元素精度一般較低。

1.2.5 外方位線元素的權(quán)值

利用實(shí)測(cè)丹江口數(shù)據(jù)集進(jìn)行試驗(yàn)，采用方案④自檢校相機(jī)模型(f,cx,cy,k1,k2,k3,k4,b1,b2,p1,p2)進(jìn)行試驗(yàn)，在PhotoScan軟件中通過(guò)改變外方位線元素的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)驗(yàn)證其對(duì)定位精度的影響，如圖6。

圖6 外方位線元素權(quán)值對(duì)定位精度影響分析Fig.6 The influence of exterior line elements weight on positioning accuracy

由圖6可以得出：

1)當(dāng)外方位線元素標(biāo)準(zhǔn)差與實(shí)際精度相符時(shí)(約 0.1 m)，檢查點(diǎn)含有最高的定位精度。該標(biāo)準(zhǔn)差允許在一定的設(shè)置范圍(0.05～1.0 m)內(nèi)均可以獲取較好的定位精度。

2)當(dāng)外方位線元素標(biāo)準(zhǔn)差值偏離實(shí)際精度越來(lái)越大時(shí)，外方位線元素的權(quán)值越來(lái)越小(約束減弱)，檢查點(diǎn)的定位精度越來(lái)越差。

3)當(dāng)外方位線元素標(biāo)準(zhǔn)差偏離實(shí)際精度越來(lái)越小時(shí)，外方位線元素的權(quán)值越來(lái)越大，平差過(guò)程中初值權(quán)值過(guò)大導(dǎo)致無(wú)法收斂到正確結(jié)果，檢查點(diǎn)的定位精度也越來(lái)越差。

1.2.6 外方位角元素的權(quán)值

一方面，當(dāng)外方位線元素精度較差時(shí)，高精度的外方位角元素亦無(wú)意義，無(wú)法獲得高精度的無(wú)地面控制點(diǎn)定位精度。另一方面，當(dāng)外方位線元素精度較高時(shí)，低精度外方位角元素對(duì)空三結(jié)果已無(wú)貢獻(xiàn)，可忽略。因此，需在高精度外方位線元素(0.1 m)和高精度外方位角元素(0.01°)情況下(通常的大型機(jī)載設(shè)備GPS/IMU能達(dá)到的精度)，討論外方位角元素的權(quán)值對(duì)定位精度是否有影響，如圖7。

圖7 外范圍角元素權(quán)值對(duì)定位精度影響Fig.7 The influence of exterior azimuth element weight on positioning accuracy

由圖7可以得出：當(dāng)外方位角元素的權(quán)值過(guò)大時(shí)，無(wú)地面控制點(diǎn)的空三結(jié)果反而會(huì)下降；當(dāng)外方位角元素的權(quán)值大于實(shí)際精度時(shí)，外方位角元素的權(quán)值對(duì)無(wú)地面控制點(diǎn)的空三定位精度已無(wú)貢獻(xiàn)。因此，在實(shí)際的無(wú)地面控制點(diǎn)空三過(guò)程中，僅需賦予外方位角元素的權(quán)值一個(gè)較大值即可，其不影響無(wú)地面控制點(diǎn)的空三結(jié)果。

1.3 精度評(píng)定

DJI 4RTK無(wú)人機(jī)丹江口數(shù)據(jù)集的空三檢查點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2。表2中：15個(gè)檢查點(diǎn)的空三定位誤差為0.138 m，78個(gè)高程點(diǎn)中誤差為0.07 m，滿足航測(cè)內(nèi)業(yè)規(guī)范要求。無(wú)地控?zé)o人機(jī)影像空三的定位誤差約為GSD的3倍左右，符合1.2.1節(jié)所給出的結(jié)論。結(jié)果表明，無(wú)地控影像空三具有可行性。

表2 DJI4 RTK無(wú)人機(jī)垂直下視丹江口數(shù)據(jù)集平差結(jié)果(平高點(diǎn))Table 2 DJI4 RTK UAV vertical downward looking Danjiangkou data set adjustment results (flat high point)

利用無(wú)地面控制點(diǎn)影像空三結(jié)果進(jìn)行正射影像生成，與內(nèi)業(yè)立體測(cè)圖成果疊加顯示如圖8。

圖8 無(wú)地面控制點(diǎn)影像空三生成的DOM與立體測(cè)圖DLG疊加顯示Fig.8 Overlay display of DOM and DLG in aerial triangulation without ground control point image

從圖8可以看出，無(wú)地面控制點(diǎn)空三的DOM成果與傳統(tǒng)立體測(cè)圖成果套合很準(zhǔn)確，進(jìn)一步驗(yàn)證了無(wú)地面控制點(diǎn)影像空三的有效性。

2 無(wú)地控?zé)o人機(jī)影像空三工程建議

無(wú)地控?zé)o人機(jī)影像空三的實(shí)現(xiàn)取決于合適的飛行參數(shù)設(shè)置、高精度的外方位元素獲取、最優(yōu)的空三后處理解算和顧及高程異常改正。

2.1 合適的飛行參數(shù)設(shè)置

無(wú)地控?zé)o人機(jī)影像空三要想達(dá)到最高的精度，需要根據(jù)實(shí)際航飛要求進(jìn)行飛行參數(shù)設(shè)置。不考慮其他因素影響，空三定位的精度與影像地面分辨率(GSD)成正相關(guān)，即：地面分辨率越高，空三定位精度越高。要想獲取更高的地面分辨率有如下兩種方法：①航高不變時(shí)，相機(jī)采用更長(zhǎng)的焦距；②焦距不變時(shí)，通過(guò)降低飛行高度來(lái)提高分辨率。但是降低航高的同時(shí)飛行效率下降。因此，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，考慮相機(jī)的成本和性能，根據(jù)需求選用適當(dāng)?shù)慕咕嗪惋w行高度。

在確定采用的相機(jī)型號(hào)和飛行航高后，更大的航向和旁向重疊度會(huì)帶來(lái)更高的定位精度，因此實(shí)際航飛時(shí)如果條件允許應(yīng)當(dāng)盡量增大重疊度。由于增大航向重疊度不會(huì)影響飛行效率，而旁向重疊度的增加會(huì)增加航線數(shù)目，因此實(shí)際航飛時(shí)，建議增大航向重疊度(如增大至90%)；如條件允許時(shí)，建議也盡量增大旁向重疊度(如增大至大于60%)。

當(dāng)進(jìn)行傾斜攝影時(shí)，傾斜角設(shè)定為45°時(shí)精度最高，同時(shí)需要考慮到街道寬度、房屋高度等信息，以便獲取最高分辨率的立面紋理。

2.2 高精度外方位元素獲取

通過(guò)1.2節(jié)的試驗(yàn)表明，角元素對(duì)空三定位結(jié)果影響不大，因?yàn)闊o(wú)地面控制點(diǎn)空三僅需要高精度的外方位線元素信息。隨著GPS定位技術(shù)的發(fā)展，高精度外方位線元素獲取的成本越來(lái)越低，無(wú)地面控制點(diǎn)影像空三可依托于網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)和PPK技術(shù)。

2.3 最優(yōu)的空三解算配置

無(wú)控制點(diǎn)航空影像空三最優(yōu)解算涉及到相機(jī)模型的選取、連接點(diǎn)提取配置、平差解算過(guò)程中的權(quán)值設(shè)定。

相機(jī)模型的選取會(huì)直接影響影像的外方位元素的收斂情況及精度。由2.2節(jié)的試驗(yàn)結(jié)論可知，采用更嚴(yán)密的相機(jī)模型有利于無(wú)像控空三收斂到更高的精度。在實(shí)際生產(chǎn)中，推薦采用Australis相機(jī)模型(f,x0,y0,k1,k2,k3,k4,p1,p2,b1,b2)。

連接點(diǎn)提取時(shí)，空三軟件一般采用金字塔層級(jí)匹配策略，特征點(diǎn)提取的目標(biāo)層級(jí)l決定空三的精度。當(dāng)l=0時(shí)，對(duì)應(yīng)于原始分辨率的影像；當(dāng)l=n時(shí)，指對(duì)原始影像進(jìn)行2n倍降采樣；當(dāng)l=-1時(shí),即對(duì)原始影像進(jìn)行升采樣一次。當(dāng)l越小時(shí)，特征提取的精度越高，空三解算的定位精度也越高，同時(shí)特征提取的耗時(shí)和特征點(diǎn)數(shù)量也增多。因此，根據(jù)實(shí)際需要，當(dāng)需要獲取最高的精度時(shí)，一般取l=-1或l=0；當(dāng)需要獲取快速空三解算結(jié)果時(shí)，一般可以選取更大的l值。

根據(jù)1.2節(jié)的試驗(yàn)結(jié)論，采用PhotoScan軟件進(jìn)行無(wú)地控?zé)o人機(jī)影像空三處理時(shí)，外方位線元素的權(quán)值應(yīng)與實(shí)際精度相符合；外方位角元素對(duì)無(wú)像控空三的平差結(jié)果影響不大，取一個(gè)較大標(biāo)準(zhǔn)差即可(如2°)。

2.4 顧及高程異常改正

由于光束法平差采用的是幾何交會(huì)原理，因此在嚴(yán)格意義上平差解算時(shí)應(yīng)使用大地高。因?yàn)榇蟮馗呤遣捎脵E球面作為基準(zhǔn)面的，而正常高或水準(zhǔn)高是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的，大地水準(zhǔn)面是重力等位面，與光線傳播中的幾何交會(huì)沒(méi)有直接聯(lián)系。在進(jìn)行小范圍常規(guī)比例尺測(cè)圖時(shí)(如1∶2 000比例尺)，該區(qū)域范圍內(nèi)的高程異?？烧J(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，因此可以用水準(zhǔn)高來(lái)代替大地高進(jìn)行空三處理。在進(jìn)行大范圍測(cè)圖、山區(qū)測(cè)圖或1∶500或1∶1 000大比例尺測(cè)圖時(shí)，由于高程異常變化較大或者高程異常的影響已經(jīng)不可忽略，此時(shí)用水準(zhǔn)高來(lái)進(jìn)行空三處理可能會(huì)導(dǎo)致模型不收斂的情況，無(wú)法滿足最終成果的精度要求。

此時(shí)，無(wú)地面控制點(diǎn)的空三處理應(yīng)當(dāng)采用以下策略：①先直接采用大地高進(jìn)行無(wú)地面控制點(diǎn)空三處理，此時(shí)重建的檢查點(diǎn)或物方點(diǎn)均為大地高；②對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)構(gòu)建高程異常模型，對(duì)所有檢查點(diǎn)和物方點(diǎn)進(jìn)行高程異常改正，恢復(fù)為水準(zhǔn)高成果。

3 結(jié) 論

像控點(diǎn)外業(yè)布設(shè)和測(cè)量是傳統(tǒng)航空影像測(cè)圖的重要環(huán)節(jié)，外業(yè)工作任務(wù)重，人力和時(shí)間成本也較高?；跓o(wú)地面控制點(diǎn)的無(wú)人機(jī)影像空三方法能夠極大程度上減輕像控外業(yè)工作量，尤其是在高山地或人煙稀少地區(qū)，可減少大量的野外像控點(diǎn)測(cè)量工作，極大地提高效率、節(jié)約生產(chǎn)成本。筆者給出了影響無(wú)地控?zé)o人機(jī)影像空三定位精度的主要因素，并利用模擬和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行了試驗(yàn)與分析，最后對(duì)無(wú)地控?zé)o人機(jī)影像空三技術(shù)的應(yīng)用給出了工程實(shí)踐建議。研究結(jié)果對(duì)無(wú)地控?zé)o人機(jī)測(cè)圖技術(shù)的推廣和生產(chǎn)實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。