无人机航测精度提升的策略研究

无人机航测精度提升的策略研究

刘贤宝

中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司

摘要：当前的测量作业中对结果的要求逐渐提高，为了满足测量的需求，应借助有效的技术及设备条件，可使用无人机航测技术来提高精度，使测量的水平提高。通过对无人机航测系统的介绍，阐述测量作业案例情况，明确无人机航测的影响因素，提出无人机航测精度提高的措施，使无人机航测的精度控制效果加强，可满足测量工作的需求，并且保证获取的信息的完善性，为其他工作的开展提供可靠的依据，进而提高测量工作的质量。

关键词：无人机航测；精度；提升

引言

随着我国测量技术的发展，无人机航测技术应用得到了推广，其在应用中有着较多的优势，可弥补传统测量手段的缺陷，使航测的精确性及分辨率得到保障，为不同领域提供了良好的技术条件。为了有效发挥出无人机航测技术的作用，应对其精度进行控制，借助恰当的方式提高测量精度，使结果符合实际要求。因此，应对无人机航测技术应用进行分析，提出有效的提升精度的措施。

1无人机航测系统概述

在无人机航测体系中包括了无人机载体、影像获取装置、飞行控制系统及图片传输系统、数据信息传输系统、地面数据接收装置、测绘工作站。地面控制装置。在应用过程中无人机航测系统采集影像数据，飞行控制系统同时对采集位置、姿态及影像等信息进行获取，并且将信息记录下来，借助数据传输系统将其传输到地面接收装置。在完成了测量工作后，飞行控制细可根据获得的数据来进行检查，当数据达不到测量要求需要进行补飞测量，保证测量采集的数据的完善性及有效性。

2测量作业案例概况

某项目所处区域中包括了镇区、森林及农田，在测量中使用无人机航测技术，使用的无人机使用了具有自动化功能的固定翼部件，其中包括了自动驾驶系统，并且配置了 GPS、光纤陀螺、无线天线、高分辨率数码相机，为测量作业提供了相应的条件。为了使无人机航测技术应用效果达到要求，应对其中影响因素进行分析，并且提出有效的控制措施。

3无人机航测的影响因素

3.1相控点布设的影响

相控点是结合无人机测量控制点加密情况及测图的需求进行布置的，测量控制点中包括平面坐标、高程坐标及平面高度，在测量中作为基础部分，在布局中应结合图形设计的类型来确定，使控制点的设置符合要求。在图像控制点设置过程中应明确数量及密度分布等要求，其对图像质量有着直接的影响，应根据测量需求来确定点数，并且选择适合的方案。在布设中应考虑到控制点影响因素，对可能出现的问题进行分析，还需根据测量工作的相关规定来对控制点进行布设，以保证布设的合理性，使其在测量中发挥出有效的作用。

3.2天气的影响

无人机飞行情况对测量有着较大的影响，由于无人机飞行过程中会受到天气变化的影响，应考虑到结果的精确性。在无人机测量中亮度会影响图像曝光值，相邻物体密度差也会影响图片对比度，当测量受到了这些因素的影响，会使测量的质量达不到实际要求。同时，在飞行情况变化时测量侧向倾斜度及旋转角度也会带来影响，难以保证图像的清晰度。无人机低孔飞行中与拍摄对象的相对速度变大，这使物体图像出现了位移，对测量的效果产生了不良的影响。

3.3像片的倾角影响

当摄像机在摄影过程中产生了倾斜摄影机与直方向的夹角为像片的倾角，在该夹角为0时即为垂直摄影，属于理想状态。通常应使夹角的角度不大于2°，在拍摄过程中受到较多因素的影响，倾角达不到理想的标准，这使拍摄的质量受到了一定的影响。

4无人机航测精度提高的措施

4.1应用无人机单反相机畸变纠正方法

在无人机航测技术应用中技术人员应将普通单反相机畸变进行纠正，可先对普通相机进行校验，获得相机的畸变参数，之后将普通的单反相机转换为专业的可量测相机，在校验后相机拍摄的照片能够转化为标准中心投影影像。在纠正中可参考径向畸变差改正模型公式及切向畸变差改正模型公式，并且结合观测点及目标点的偏差值，使用最小二乘法来计算出与单反相机真实畸变参数的近似值，普通相机畸变参数可借助自动检校场、室内和室外检校场等来进行检校。

表1 某相机畸变参数

4.2应用精密像控处理方法

在无人机航测中三算法使用光束法区域网平差，控制点布设采取周边密集布点的方式，根据使用光束法区域网平差时空三算法精度的特点进行分析，一般精度较低的位置在测量区域周围，测量区域中心精度比较高，测量区域周围布控点位比较密集时，区域网空三测量精度不会受到区域范围变化而产生改变；当测量区域布控点比较稀疏，布控点没有更多分布在区域的周围，当测量区域增加，空三测量精度降低。因此，使用该方式进行测量时高程精度与布控点间隔有着一定的联系。为了使测量的精确性提高，在不增加布控点的情况下可通过增加航带来有效提升测量精度，在布设像控点时不仅需要考虑到该影响因素，并且对控点布设的反差及对称分布特征来优化，以保证布设的效果。应使像控点的反差提高，以保证像控点与测量背景间对比鲜明，可获得准确的像控点的位置。当将被测量背景分成黑色与白色，可对黑色背景上的白点及白色背景上的黑点进行准确分辨，使测量过程中像控点的识别更加可靠。还需使像控点对称分布，在空三加点后放大可在边缘产生像素灰色地带的问题得到解决。

4.3应用GNSS 辅助处理方法

外方位元素可使用 POS辅助方式来测量，该方式的应用有着显著的优势，可使外业流程中比较繁琐的部分省去，为无人机航测作业的进行提供了便捷的条件，也可使摄影采集与测量内业成图之间直接联系起来。然而应用POS辅助方式会使整体质量超出无人机承重范围，这使设备难以顺利安装在平台上，使部分POS辅助系统的功能难以实现，也无法实现预定的目标。使用GNSS辅助差分技术可使体积减小，也可减轻质量，有效替代了部分POS辅助设备系统，使安装顺利完成，为无人机航测技术的实现提供了保障。因此，可将 GNSS辅助安装在无人机平台上，以使其发挥出有效的作用。在GNSS辅助差分测量中包括了实时处理与滞后处理，前者包括cors、RTK，后者包括PPK。一般可将 GNSS辅助安装低精度惯导设备安装好，并且开展GNSS辅助差分作业，以使测量工作顺利完成。应注意GNSS辅助差分测量位置不是像主点位置，而是天线的位置，应在测量过程中将天线与摄影设备中心位置偏差控制好，避免对测量的效果造成影响。可根据天线的位置、位置差、连续两个曝光点间的飞机姿态内插值来改正，可得到准确的摄影瞬间像主点的空间坐标。地面像控点设置数量在应用了 GNSS辅助差分技术后可有效减少，但是不会对测量的精度产生影响，因此可满足测量的需求。

5 结语

无人机自身具有灵活性，将其与测量技术之间结合，可使测量的不同需求得到满足，并且使测量工作效果得到改善。考虑到当前测量工作更加复杂，应借助无人机航测技术来提升测量的水平，保证获取的结果的可靠性。应对测量精度进行控制，可借助应用无人机单反相机畸变纠正方法、精密像控处理方法、GNSS 辅助处理方法来提高精度水平，可使测量工作发挥出有效的作用，提升测量整体质量。通过对无人机航测技术的优化，可使其在更多领域中发挥出作用，促进测量领域技术的发展。

参考文献

[1]刘庆林. 无人机航测及地理信息技术在地形测绘方面的应用[J]. 资源信息与工程,2022,37(02):70-72.

[2]肖关华,张伟,卓武,张月利,陈艳君. 无人机航测技术在复杂地表区地震勘探中的应用[J]. 物探装备,2022,32(02):106-111.

[3]麻丽明,王贵丽,周燕,李宇鹏. 基于无人机航测像控点布设与空三测量精度关系的研究[J]. 机电工程技术,2022,51(07):68-70+158.

[4]李向可. 无人机航测精度提升的策略分析[J]. 工程建设与设计,2022,(15):151-153.

[5]陈小鸿. 无人机航测角度对某露天矿区边坡测量精度的影响分析[J]. 工程技术研究,2022,7(18):20-22.