无人机航测精度提高与应用分析

无人机航测精度提高与应用分析

商建涛

江苏省江阴市理想空间测绘有限公司 江苏省江阴市 214400

摘要：近年来，科学技术的快速进步使得无人机航测技术也得到了发展，目前在多个领域中都有着广泛运用，如矿山测绘、土地整治、工程建设规划等，进一步展现了现代科技技术的先进性。和其他测绘技术对比，无人机航测技术更具灵活性和便利性等优势，能够有效节约测绘投入。但无人机本身的运行以及航测工作都可能面临多种因素影响，使得航测成图的精度常难以达到预期效果，这对于无人机航测技术的应用效果带来不利影响，因此需要通过科学的手段进一步提高航测精度，确保技术应用成效。本文主要围绕无人机航测技术展开论述，提出了精度提高的有关策略及其应用。

关键词：无人机航测；精度提高；应用分析

引言：无人机航测技术自引进到我国后历经了十余年的发展历程，在现代科学技术的支持下获得了空前的发展，目前该项技术已经较为成熟，从实验室开始走向各个领域，并充分发挥无人机航测技术的优势。基于无人机本身的轻巧性、便利性、智能性等特征，使得无人机航测可以在一定区域中通过高分辨率影像来实现地形测量，与其他测绘技术相比更具效率性。而精度便是衡量无人机航测技术应用效果的主要标准，也是航测成图的质量表现，只有进一步提高航测精度，并保证航测精度的稳定性，才能让无人机航测技术的优势充分发挥。

一、无人机航测精度的提升策略

（一）降低投影误差，提高航片几何属性

航测相片属于地形景象的中心投影构像，地图则是地面景物的正射投影，若底面与相片处于严格水平的情况下，两种投影方法效果基本一致，但地形表面的起跌幅度会导致像点的偏差，无人机在飞行期间产生的波动也会导致相片倾斜现象。所以无人机航测需要选择晴天且无风的环境下进行，避免风力对无人机飞行带来的影响，确保相片的判读性，提高相片坐标系下像素点平面的精度水平。若高差超过 相对航高的情况下，需要对航线设计进行区分进行，从而避免投影参考面变动而影响航测精度^[1]。

（二）相片重叠设置与选择

在达到精度要求条件之后，需要确保无人机飞行高度，降低旁向重叠，能够将进一步减少航片数量，保证无人机航测的效率。结合影像的分辨率要求来合理设定无人机的飞行高度，某无人机航测系统100m行高地面分辨率为3cm，相片的航向以及旁向重叠设定为70%时便能够达到航测标准。在质量控制上，需要在无人机启动前进行状态检查，并在飞行后检查无人机的数据覆盖性。在数据后处理之前，需要排除掉质量不符合要求的相片，避免多余相片影响匹配时间。空三次电需要选择画质较高的相片，避免单幅影像边缘，保证航片匹配的正确率。

（三）提高相继参数与POS数据权重

传统的测量绘图及时利用像控作解析空中三角测量，之后通过计算得到像主点内外方位元素。数码相机技术也在不断发展。相继畸变参数在生产时基本就已经固定了，并且较为稳定，所以主点内方位元素（ ）通常可以选择固定值。某型号无人机测量系统外方位元素可以通过POS数据来生成EO文件，这一文件便是无人机在航测期间曝光是像主点空间位置的固定接文件，将内外方位元素导入进去进行控三平差结算，不但可以有效保障坐标解算的效率，而且还提高了精度，使得数字空中三角测量计算更加高效且精确^[2]。

（四）改善像控布设，保障平差精度

空中三角测量是以地面像控点位置为基准，通过后方交会原理所得出的内方位与外方位两种方位元素。之后再根据立体像对中的内外方位元素及像点坐标，通过前方交会原理得出相对的地面坐标，所以在一些地势较为平坦的位置可以将像控点设计为均匀布设，一些高度差较大，地势起伏不平的位置则要通过多个像控点进行重点航测，通过这种方式能够保证区域网约束平差后的坐标位置更加贴近真实，进而保证地面坐标精度的提高。

二、无人机航测的应用

（一）在土地整治中的应用

通常情况下，无人机航测技术所获的影像图分辨率普遍较高，不但能展示出水利工程和道路工程分布结构，同时还可以扩大或缩小影像图，在土地整治中的应用可以明确土地整治项目的实施进度等信息。所以，通过无人机航测技术能够直观有效地反应出土地整治实际效果，并且通过GPS-PTK技术和高清数码相机的应用进行测绘，通过后期处理技术来提高正射影像的分辨率，降低平面位置误差，能够满足1/2000比例尺地形图航测的精度要求，为土地整治项目提供可靠图像支持。可以通过降低无人机拍摄高度，或是提高航测相继的像素等方式来保证成图的分辨率，为无人机航测精度予以保障。土地整治项目通常运用无人机航测来进行验收和检查，为其提供可靠的图像及数据作为依据，在航测完成后还可以实现正射图像的制作，能够有效提高工作效率。

（二）在矿山测绘中的应用

1）航测摄像控点的设定。在无人机航测期间，需要根据既定的操作流程开展作业，科学布置航测摄像控点，利用RTK差分定位法对控点附近的数据进行收集；2）影像的编辑和建模调绘。无人机航测期间会对影像进行收集，并将收集到的影像导入到内业立体测图软件中，之后对影像进行匹配和数据拼接建立三维模型。对预先设定好的控制点进行影像坐标调试，保证影像配准的精确性，运用内页绘制软件设定轮廓和坐标等数据，从而实现数据的匹配；3）DEM、DOM数据制作。无人机航测技术利用航测摄像软件可以建立高清DEM数字模型，利用精确的外形设计以及数字化线图数据进行结合，之后导入正射影像数据，通过线画图操作制作DOM正射影像，并对亮度等色彩呈现细节进行调整，提高影像的质量

^[3]。

（三）在工程建设规划中的应用

无人机航测技术在水利、道路工程中的应用能够在规划设计环节提供完善的影像资源，同时影像的清晰度和准确度都非常高，可以满足水利基础设施建设以及道路工程研究的图像精度要求。同时，无人机航测技术还可以应用于生态监测中，根据我国生态建设的有关标准，各区域都要利用各种方法对区域生态信息进行动态化检测，而无人机航测技术便为其提供了良好条件。无人机航测技术实施前通常都需要设定像控点，多数选择网状分布结构，在航测范围中选取合理的位置设定点位，水利工程和交通工程都可以按照河道或公路两边的平坦区域设计像控点，若地势起伏不定则要设计多个像控点才能保证航测成图的精度。航线网布点要保证航线尾端控制点设定在主点，同时与方向线的直线垂直，保证上下电处于一个立体位置中。按照预定的无人机航线开展无人机航测作业，期间保证各区域间的有效重叠，尽量选择晴天且无风的环境下开展作业，在信息平台中获取数据信息，之后通过转换操作生成DWG数据，为工程的开展与实施提供数据支持。

结束语：作为一项现代高科技技术，无人机具有灵活性高、机动性强、操作准确、适用性强、生产周期较短等特征，这也为无人机技术的应用，以及与其他技术的融合提供了充足的先天条件。而无人机技术和航空摄影测量技术的融合便是一个突破，也成为了目前大比例尺航测的主流技术手段。无人机航测技术利用算法的优化能够进一步提高影像匹配和模型的精度水平，并为之后的DOM制作予以精度更强、表现更清楚、信息更完备的数据模型支持。

参考文献：

[1]向松波. 无人机航测精度提高与应用分析[J]. 地理空间信息,2020,18(07):38-40+69+6.

[2]张建利. 无人机航测成图质量控制研究[D].西安科技大学,2018.

[3]卢晓攀. 无人机低空摄影测量成图精度实证研究[D].中国矿业大学,2014.