淺析控制點布設對無人機影像空三精度的影響

李煒宏

摘 要：當前，無人機航空攝影以其靈活便捷、影像時效性高等優點，得到了廣泛的應用。本文通過試驗分析，探討了控制點布設對無人機影像空三精度的影響，旨在為無人機航空攝影的推廣應用提供參考。

關鍵詞：控制點布設；無人機影像；精度

中圖分類號：P231 文獻標志碼：A

隨著我國城市建設的快速發展以及遙感技術的不斷進步，無人機遙感作為一種高時效性、高分辨率的遙感技術，在資源調查、環境監測、新農村建設等方面得到了廣泛的應用。但是，在無人機遙感技術實際應用中，存在著影像畸變差大、像幅小、控制點布設數量大等問題，如何有效布設控制點成為當前的一個重點課題。

1 無人機航攝的技術以及相關數據處理

在試驗區內部，相關設施主要有道路、電力線、施工區、通信線以及農田等。該試驗區的面積大約在4.84km2左右。高度差往往保持在70m左右。文章航攝主要借助數碼像機（型號：Canon 5D MarkIII）搭配UV20固定翼無人機，像機以及無人機參數見表1。

在無人機航攝時，相關快門的定點曝光借助飛控系統的控制功能，在無窮遠處固定對焦環，同時對相機內方位加以鎖定，利用固定光圈，將物鏡畸變的相關參數進行統一，確保相關檢校報告能保持嚴謹性，同時在二軸云臺上安裝相機，保持其穩定性。

計算航攝因子以及規劃相關航線以圖比例尺（1∶1000）為標準，根據9cm設計飛行地面分辨率，選取原始相片137張，同時相關航線布設5條即可，具體見表2。

通常來說，雙頻GNSS接收機搭載在無人機上，并且像機曝光時，會對BDS、GLONASS與GPS的信號全程記錄。在獲得每個攝站三維空間坐標時，可以使用離線精密單點定位（PPP）處理相關數據。

空中三角測量可以使用GPS輔助，以測量加密精度為基礎，PPP定位中的攝站三維坐標由地面控制點代替，GPS平差輔助各法區域網的光束。該項技術能減少無人機在計算地面控制點時的數量，能平差各航攝數據區域網，從而有效解決GPS數據系統出現的基準誤差等問題。攝站坐標以及相應的投影中心關系需要通過數學模型（GPS輔助光束法區域網平差）而確立，各種系統誤差發生改變后，對校光束法區域網平差進行自主檢查，并且帶權觀測攝站坐標，進而會有一個基礎誤差方程（1）：

（1）

式（1）中，像點、地面控制點、自檢校虛擬參數以及攝站坐標觀察值分別通過Vx、Vc、Vs、Vg改正數，相關數據通過無人機稀少控制空三平臺計算，并且使用HAT進行加密和空三平差相應的內業點。該無人機利用GPS進行聯合平差，通過適當的控制點能在最大程度上逐漸完成相關區域空三加密。處理數據時，采用GPS RTK方法，最大限度地聯測所有控制點（包括基本定向點和檢查點），確保相關精度更加規范化。

2 分析空三精度以及像控點布設方案

每條航線的布設是以旁向方向像控點為基礎，相關方案是按照4種像控點布設方案合理控制航向方向。該方案的設計是從少到多的思路，首先設置4個定向點在四角布周圍，確保定向點數量可依次增加，不同方案的產生需進行像控點布設，在測區檢查點設置時，部位分布情況與對應數量詳見表3。

在像控點布設方案中，需要進行空三平差，同時需要對空三平差精度及誤差進行統計，見表4。誤差公式（2）計算方式如下。

（2）

式（2）中各字母含義：m表示中誤差，Δ表示較差坐標，兩者的單位都以米表示。

從上述結果可以得出結論：

（1）一般情況下，空三平差需要首末4～6個控制點，相關的精度基本上保持恰當；增加控制點到測區中間，很難改善平面位置精度。但是，讓高程精度得以改善，滿足高程精度實際規范要求，讓中平原（GB/T 7930—2008）和丘陵得以實現。

（2）實施六基線方案控制點布設時，可使平面和高程的精度顯著提高，進而達到國家規定的具體要求。

結語

總的來說，傳統航空遙感技術已不能適應時代的發展需求，無人機遙感技術能彌補其缺陷，同時被廣泛應用于各行各業，因此人們越來越重視控制點布設問題。本文分析了控制點布設對無人機影像空三精度的影響，說明布設控制點并不是數量越多，效果越顯著，而是以實際工程為基礎，確保各項布設控制點比較合理，從而為控制點布設方案經濟有效性提供可靠性保障。

參考文獻

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