胡昭勛

山東遙感地理信息有限公司 山東淄博 255000

目前，我國的主要無人機公司正朝著勘測和測量的方向不斷深入發(fā)展，航拍和測繪結合的無人機憑借他的高效運轉(zhuǎn)、成本低、數(shù)據(jù)測量的精度高、適應性好、作業(yè)時間較短的特點，在傳統(tǒng)的測繪行業(yè)中占領一席之地。這篇文章中將對低空航測無人機進行深入分析和探索，將結果作為后續(xù)實際測繪中的重要依據(jù)。

1 無人機攝影基本原理

在航空技術領域不斷進步下，航空攝像無人機是進一步衍生而得到的新型測繪方式，航拍無人機的攝像主要是通過測定單張圖像的數(shù)據(jù)，運用透視成像實現(xiàn)的，而立體的測繪圖像則是利用類似人眼的投影過程進行幾何反轉(zhuǎn)，最后達到記錄的目的。航拍攝影的測繪主要分成內(nèi)業(yè)和外業(yè)。外業(yè)一般是指相片的控制點聯(lián)測。相片的控制點是在進行航拍之前，在地上提前布置好的醒目記錄點，也可以將地面上某一個明顯的物體作為控制點。然后對其平面坐標和絕對高程進行測定；而內(nèi)業(yè)的測繪則包括了高機密性質(zhì)的布置測繪控制點。將整個圖像作為控制點的參照，通常使用空中三角的測繪形式，反推得出所需要的控制點，檢測它的平面坐標和高程[1]。

2 低空航測無人機航測技術的特點

2.1 有效的提高工作效率

通過無人機航測技術，首先可以全面監(jiān)測地形的真實情況，提高工作效率，以前測量一塊地形須耗費大量的人力物力，使用無人機測量技術就可幾個人進行簡單的操作就可以完成，雖說后期圖像處理比較麻煩，但是整體來說，無人機的航測把測繪技術帶上一個新高度，至于面臨的一些測量和后期處理的問題，就要無人機在硬件上進行改進，應該把無人機技術和全自動測量儀技術相結合，就能在航測上得到很好的進展。

2.2 監(jiān)測結果更加直觀化

傳統(tǒng)測量僅通過不同的數(shù)據(jù)用圖形表現(xiàn)出地形的各種形態(tài)，無人機航測就比較直觀，不僅能得到各種地形數(shù)據(jù)，還能夠用真實的圖像表現(xiàn)出來，這樣大大增強工作人員對地形的分析能力。但是，在分析測量信息的過程中，工作人員必須仔細比對，不可在不清晰的地方用自己的經(jīng)驗去判斷，這樣很容易造成分析錯誤，所以在航測的后期信息處理方面工作人員應該多加注意[2]。

3 低空航測無人機測量誤差來源

3.1 多動態(tài)因素造成的誤差

無人機進行低空的航空作業(yè)中，控制好精度的絕對值是無人機實現(xiàn)有效工作的一個基本要求，要使得無人機完成目標任務，還需要提前給無人機輸入一定的有效參數(shù)。在這個過程當中，需要將多個與測量結果有關系的參數(shù)結合起來考慮，比如平面坐標、高程、相對比例系數(shù)、鏡頭焦距、相片的具體對焦等等。這些因素如果沒有進行正確設定，則會使得實際定位出現(xiàn)誤差，導致在對標準點進行校對時出現(xiàn)異常，干擾系數(shù)的固定性越差，那么所產(chǎn)生的誤差就會越大，最后得到的航空測繪結果就會極大的偏離實際值。

3.2 定向誤差

定向誤差包含定點坐標的讀數(shù)誤差、絕對誤差和相對誤差三種。點坐標的讀數(shù)誤差通常會因為周圍環(huán)境影響而出現(xiàn)，比如天氣、測繪地址的地理環(huán)境等。除此以外，還會出現(xiàn)偶然性，比如在測繪過程中，風突然將無人機吹動，造成測量被干擾；也可能是地面起伏較大，攝像頭不能將之完全錄入，這樣也會造成誤差。而定點的坐標誤差還是絕對誤差和相對誤差產(chǎn)生的基礎[3]。相對誤差意思依據(jù)不同的參照物和參考系時，同一個物體、同一個無人機所測出來的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)一定的差距，可能是垂直誤差也可能是水平方向上的誤差。絕對誤差指的是在固定的標準參照物下，目標的數(shù)據(jù)和標準的數(shù)據(jù)存在著遠近或高度之間的誤差。以上提到的誤差都具有偶然性，會受到周圍環(huán)境、天氣、人為等外界因素的影響，也會受到定向誤差的直接影響。然而在對所獲得的數(shù)據(jù)進行處理和計算的時候，還可能因為記錄的信息缺失或錯漏等情況，導致誤差增大。所以即使航拍攝影無人機對于航測的測繪精度要求較高，但是依舊不可避免出現(xiàn)誤差。

3.3 攝像畸變誤差

攝像頭因為使用年限過長或者是外界強力的原因產(chǎn)生畸變，這也會導致測繪結果出現(xiàn)誤差，但是這樣的誤差一般稱為偶然誤差。很少會出現(xiàn)因為鏡頭內(nèi)的方位因素過少導致獲取的資料和數(shù)據(jù)過少，而產(chǎn)生的誤差，但是這樣的誤差一旦產(chǎn)生那往往是不可避免的。鏡頭收集到的信息中誤差如果太多，就需要無人機系統(tǒng)立刻展開一定的數(shù)據(jù)分析和誤差定位，對產(chǎn)生誤差的部位進行控制改正。如果在進行航空測繪的過程中，因為相機參數(shù)的調(diào)整異樣，而導致沒有辦法對數(shù)據(jù)進行及時矯正和重新獲取，這樣得到的結果通常是與實際情況不符合。通過進一步的分析研究可以發(fā)現(xiàn)，因為內(nèi)在因素而導致的測量誤差，與飛行前是否對無人機進行嚴格的檢查和評估有著密切的關系。在進行飛前無人機檢測的時候，專業(yè)的檢驗場所應該獲取無人機關于多個定位點的數(shù)據(jù)，觀察數(shù)據(jù)是否準確，以此來判斷無人機的各項功能是否可以正常使用。嚴格的檢測評估可以防止在進行實際的測繪過程中無人機獲取的數(shù)據(jù)和信息有所缺失的情況，防止相機等功能出現(xiàn)意外情況，影響后續(xù)的測量。

4 低空航測無人機測量誤差的控制方法

4.1 線性糾偏

線性糾偏的方法是一種較為常見的標準糾正方法，主要是使用單個或者是多個給定的線性要求對航測進行限制。經(jīng)過不斷的限制，就可以減少監(jiān)測數(shù)據(jù)與實際值的偏差，減弱周圍動態(tài)環(huán)境對無人機測繪的影響。其中主要的表達式子為Y=X+0.04B。利用上述表達式對無人機檢測進行限制，首先針對所獲得的相片的比例系數(shù)進行檢測，然后將其與航拍總時間、照片的總長度相互聯(lián)系結合，從三個方面建立起約束體系對其進行約束限制。還可以將所要測繪的區(qū)域分成多個部分，每完成一部分測繪后就進行公式限制，最后將每個趨于的數(shù)據(jù)進行匯總，可以最大程度的減小產(chǎn)生的誤差。

4.2 參數(shù)采集和標準化運用

數(shù)據(jù)的采集分析和標準化使用，是針對技術和數(shù)據(jù)的改正和完善，它可以將所獲取的數(shù)據(jù)和信息進行總結和重復利用，引用現(xiàn)代先進科學技術對測繪的物體進行模擬建模。比如說對某個十分險峻而復雜的地勢進行勘測的時候，就需要無人機獲取他的垂直數(shù)據(jù)和水平數(shù)據(jù)，然后在這兩個數(shù)據(jù)的基礎上進行數(shù)據(jù)分析，使用虛擬建模技術對物體進行建模，這樣可以進一步的減小甚至消除誤差。

4.3 附加激光測距

為提升測量精度，在利用無人機技術展開測量時也可附加激光測距。這類儀器在工作時向目標射出一束很細的激光，儀器光電元件接收目標反射的激光束。在這一射出、接收過程中，由定時器測定完成這一操作所花費的時間，根據(jù)時間數(shù)據(jù)準確計算出距離以及方位等信息。激光測距原理簡單、可靠也便于操作，測量速度快且精度高，是一項十分科學可行的輔助測量技術。

4.4 科學布設控制點

控制點布設是否科學合理決定了測量結果是否準確。在應用無人機航測技術進行測量時，工作人員需重視控制點的布設，采用科學合理的計算方法與技術手段對控制點的位置、點與點之間的距離進行測量計算，縮短對控制網(wǎng)點的檢測時間，增加對控制網(wǎng)點的檢測頻率，從而實現(xiàn)科學布點。在測量過程中，工作人員必須嚴密把握高程起算點精確性，合理確定控制點數(shù)目，一般情況下測量區(qū)域內(nèi)控制點數(shù)量不能少于6個，且各控制點之間應距離均勻，從而提高擬合的準確性，提高測量的精度。

4.5 空中三角測量

空中三角測量航空攝影測量中最關鍵的步驟，它直接影響著測繪產(chǎn)品的精準度與可靠性。其主要運行原理為憑借少量像片控制點計算出像片外方位元素，進一步形成航攝像片和地面目標間的空間幾何關系，在控制點的精確度、數(shù)量、布設方案與空三匹配算法都與空中三角測量的精度存在關聯(lián)。因為低航空測無人機具有重量輕、體積小的特征，與大型飛機相比較通常存在姿態(tài)不穩(wěn)定的情況，當前與差分GPS技術相結合實施GPS輔助空中三角測量，可以在獲取航攝影像時同時獲取精度較高的攝站點坐標信息，目前可以達到少像控甚至免像控，在確保精度的基礎上，大幅減少外業(yè)工作量，提高工作效率，減少作業(yè)成本。

5 結語

低空航空測繪無人機在進行測繪工作的時候，誤差的出現(xiàn)是正常的且無法避免的，只有通過不斷地改進測繪技術、升級航測無人機，才能不斷將誤差減小。為了更好地減少無人機航測的誤差，在后續(xù)的工作和研究中，專業(yè)人員可以考慮加入糾偏機制和反復測量等方法對結果進行驗證，以實現(xiàn)誤差的最小化。