像控点布设对无人机摄影测量精度评估

像控点布设对无人机摄影测量精度评估

刘玉青

山东东方道迩数字数据技术有限公司 250101

摘要：无人机遥感测绘技术的特点在于将无人机技术、遥感技术、通信技术和GPS技术等多项新兴技术相结合，从而能够完成复杂环境中的专业测绘工作。随着无人机技术的飞速发展，在工程测绘领域，无人机遥感测绘技术的应用范围越来越广泛，且逐渐变得成熟。无人机遥感测绘技术在工程测绘领域的数据采集、传输和处理方面具有显著作用，为该领域注入了新的活力。因此，明确该技术在工程测绘领域的优点和应用要点，有助于进一步改善和创新其在该领域的应用，为工程测绘工作提供更好的服务。

关键词：无人机；像控点；均匀布设；边缘布设；精度

随着倾斜摄影技术的发展和进步，我国最近流行将无人机飞行平台上安装五个镜头传感器，以不同角度（包括垂直和倾斜）拍摄地物影像，以获得更准确的几何、纹理和位置信息。这些影像还可以用于后续的应用，例如影像分析、统计和决策。随着基于影像的三维建模核心算法和人工智能技术的不断成熟，利用多视角影像进行三维建模已经成为流行的应用模式。本研究采用Smart3D技术对城市地区的斜视影像进行三维网格重建，并通过精度评估进行质量验证。基于国产DP-Modeler平台，导入斜视影像进行精细的三维建模，并对纹理和结构进行优化。现今，如何应用成熟的三维建模成果进行智慧城市的开发与应用已成为政府、企业和公众的关注焦点。

1无人机倾斜摄影测量

无人机倾斜摄影系统是由无人机、倾斜相机和精准定位系统组成的。其中，倾斜相机由4个倾斜视角的相机和1个垂直视角的相机构成，能够以不同视场角度进行拍摄。此外，该系统还能实时记录和处理无人机的速度、航高以及航飞行方向等飞行参数。无人机的作用是通过安装倾斜相机的方式进行飞行，按照预先设定的航线进行飞行，并使用倾斜相机按照预设参数进行数据采集。同时，PPK差分传感器实时记录无人机采集信息时的坐标、高程以及拍摄瞬间的航向角、俯仰角和翻滚角。借助倾斜相机，可以对需要采集信息的地面物体进行多视角拍摄，从而获得物体各个角度的影像信息。无人机倾斜摄影系统在不动产测量中的应用流程包括资料收集、作业准备、航线设计、像控点布设、飞行采集、数据处理、三维建模和立体采集等步骤。该系统具备清晰度高、重叠率高、分辨率高等特点。

2模型处理流程

无人机倾斜摄影测量技术可以有效处理无人机拍摄地点和拍摄内容之间的距离关系，应用于不动产测绘中。该技术能够提供三维模型中的地物信息，处理过程分为以下几步：(1)对影像数据进行预处理。影像数据能够直观地展示不动产情报的真实性，通过处理影像数据可以增强模型的地理信息基础。处理后的影像资料与地表相距约300m，不动产标定精度为2m。可以处理不同角度的重叠影像，但是需要对影像进行羽化处理。(2)可以使用自动三维加密技术。根据不同无人机倾斜摄影角度，通过加密算法对立体不动产测绘数据的平面坐标和高度信息进行加密；(3)对于密集的坐标点，可以进行匹配处理。通过无人机倾斜摄影技术获取的不动产数据具有密度较高的特点，在运用这些数据之前需要经历模型程序化处理，以保证数据表达的准确性。对于不动产特征的探索，我们可以结合多种数据类型进行分析，将这些特征数据有机地融入三维模型中，实现对数据的合理统计分析。

3影响无人机倾斜摄影的因素分析

无人机Tilt摄影过程中的硬件设备主要包括飞行器和数码相机。飞行器作为无人机的载体，对于评估无人机的摄影测量性能可从以下几个方面进行考虑：首先，无人机的飞行稳定性直接影响到摄影图像的质量。其次，检查无人机是否配备了高精度POS采集模块，这对于提高图像数据的匹配速度和可靠性非常关键。最后，高精度POS数据的使用还可以提升办公室数据处理方案的运行速度和效率。首先，谈论无人机的寿命，延长其工作时间可显著提升在外地工作中的效率。数码相机常被用作图像采集设备，而当今摄影测量中，大多数使用的是非公制数码相机。改装非公制数码相机降低了航空摄影的成本需求。然而，非公制数码相机的性能指标无法满足倾斜摄影测量的相机质量要求。图像质量的恶化导致后期数据处理更加困难，从而降低了测绘成果的准确性。

4像控点布设对无人机摄影测量精度评估

4.1无人机数据采集

本研究采用了Ｍ６ＦＣ无人机作为飞行平台，该平台装备了一个运动补偿装置和定位装置，还有一个集成了激光雷达和倾斜相机的系统。这个倾斜相机由五个镜头组成，其中正射镜头的焦距为４０ｍｍ，倾斜镜头的焦距为６０ｍｍ，相机传感器的分辨率为２.１亿像素（包括五个镜头）。在本研究中，飞行任务的航向覆盖率达到了80%，而旁向覆盖率则达到了70%。飞行的高度被设定在250米，共进行了5个任务，获取了超过12000张影像。本研究中，我们对3455张图像进行了研究，并在研究区域中设置了42个像控点。这些像控点是利用不锈钢L型模板制作的，每个模板的两侧边长均为50cm，用于记录外角像控点的坐标。这些点的三维坐标是以珠海CORS站为基准站，利用RTK测量模式获取的。水平坐标采用CGS2000坐标系，而高程基准则采用1985国家大地水准面模型。观测的20个历元中，水平误差和垂直误差分别控制在约2cm和3cm左右。

4.2内业数据处理

数据预处理的核心任务包括对几何变形的影像进行矫正、格式转换和颜色均衡等处理。在斜摄影测量中，航空三角测量被视为连接航测外业和内业的关键步骤，旨在减少外业工作量。利用具有重叠度的航空摄影图像，结合相应的算法对控制点进行加密处理，可以获得影像的外方位元素和加密点的高程及平面位置。这些对空间三角测量进行加密的结果直接影响到三维模型的精度。空间三角测量结果的准确性与基于多视角影像匹配的方法密切相关。因为倾斜摄影测量数据和多视影像具有类似特征，我们可利用影像密集匹配减少空中三角测量后的多余数据，以提取多视影像中的相同特征点。随后，进行纹理映射，将色彩贴在表面模型上，以获得高分辨率的三维模型。获得三维模型后，必须对被遮挡的区域和信息缺失进行实地重新测量。利用MapMatrix3D软件，可以基于三维模型实现二维和三维数据采集的联动。与传统的测图方式相比，这种工作方式能够实现多角度视图的操作，从不同的角度采集同一地物的点线数据并提取坐标。

4.3测区概述

在进行数据采集时，传统的工程测绘方法存在一些安全风险。特别是在陡坡危险区，测绘人员难以到达并亲自采集数据。这可能会导致部分数据的丢失，进而影响后续方案的准确性。此外，传统测绘技术仅能获取矿区的部分坐标数据，无法提供全面、直观的实景信息，这也为矿区开采工作的规划设计带来了不确定因素。此外，由于矿山地形的不断变化，采用无人机遥感技术相对于传统的测绘方法具有低成本和高效率的优势，可以实现多次重复测量。因此，我们对地形复杂多变等因素给予了高度关注，并将无人机遥感测绘技术引入露天矿区的测绘工作。这种做法可以在很大程度上改善当前露天矿区测绘工作所面临的问题。同时，我们还对无人机遥感测绘技术在实际应用中在露天矿区的使用进行了观察和分析。

4.4精度评价

为了验证基于三维模型采集的不动产数据精度是否符合要求，本次试验使用相同的倾斜摄影影像构建了４个三维实景模型。在有无像控点的情况下进行构建，并采用外业实地打点检查的方法对采集的不动产数据的同名点进行对比。通过检验不同情况下采集的不动产数据的精度。根据点位误差检查的结果，验证了无像控点和有像控点在倾斜摄影测量中用于不动产测量的精度，并评估了大范围内不动产测量的可行性。

5结束语

本文旨在探讨利用无人机倾斜摄影测量系统对测区进行实景三维建模的方法，通过使用三维实景模型进行数据采集，并进行地籍图测绘，从而提高不动产测量效率并降低作业时间与成本。为了验证该方法的有效性，我们进行了实地测量实验，并发现无人机倾斜摄影测量的精度能够满足不动产测量的要求。近年来，随着科学技术的飞速发展，航空摄影测量技术被广泛应用于测绘领域。为进一步提高航空摄影测量的水平，加强对像控点的布设是十分重要的。

参考文献

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