無人機空三加密像控點的布設分析

曹 揚， 張 禾， 計春祥， 任成冕

(貴州省第二測繪院，貴州 貴陽 550000)

1 無人機概述

低空無人機航空攝影測量技術作為一種新的測繪手段，可針對特定區域制定飛行任務，快速獲取高分辨率影像數據，通過外業像控測量、內業空三加密形成數字航空攝影測量成果，利用數字航空攝影測量技術制作DLG、DOM、DEM成果。

無人機獲取的影像具有像幅小、基線短、重疊大、飛行姿態不穩定等特點。目前相關規范對低空無人機攝影測量控制點的布設方式及數量并沒有明確規定，而像控點的數量及其分布是影響區域網加密精度的一個非常重要的因素，因此在滿足內業成圖精度的前提下，為減少野外像控點布設數量，尋求適合低空無人機航攝的最佳像控點布設方式及數量是一個迫切需要解決的問題。

本文針對某測區航測成圖要求，結合使用的無人機的航飛與相機的參數，根據像控點分布和密度對平差精度的影響，對目前主流的無人機像控布點方案和航飛方案進行對比分析，從而獲得最優的方案。

2 實驗區情況

本次試驗位于貴州省某縣，屬于山地地區，項目區內高程差400 m以上。為避免航片重疊度對加密精度的影響，此次航飛試驗以構架航線方式，加大重疊度進行航飛，共完成四個架次航飛。航飛設計過程中構架航線平均航高比正式航線設計高50 m，在數字攝影測量過程中不使用構架航線航片，只作為空中三角測量過程中的測區加固與精度提高使用。

試驗擬定航攝地面分辨率為10 cm，一、三架次為南北分飛行，二、四架次為東西飛行，一、二架次飛行覆蓋北側相同區域，三、四架次飛行覆蓋南側相同區域。每個架次均涉及500多張有效航片，共計無人機航片2 206張，航飛覆蓋區域約25 km2。航片像素大小4.62 μ，地面分辨率10 cm。

3 像片控制點實驗設計

測區內共布設49個控制點，受地形和植被影響限制，控制點布設不均勻。為確保點位可用及提高作業效率，部分點位均在相鄰位置布設了兩個以上控制點。

選取不同控制點數量，對加密區域進行平差。測試一，將全部49個控制點全部平差。測試二，盡可能均勻地選取控制點，同一區域有多個控制點時，隨機選擇其中之一。在地形地貌的影響下，保證控制點盡可能均勻分布。測試三，僅在四角及中心選取控制點。控制點選取情況見圖1。

圖1 實驗區域控制點布設情況圖

分別根據測試一、二、三的情況進行空三平差計算，利用多余的控制點和外業實測點作為檢查點，分析測試結果得出最優像控點布設方案。

4 實驗情況

通過空三加密平差后，不同測試方法控制點點位誤差均能控制在10 cm左右，即平差后像片控制點點位誤差可控制在1個像素左右，具體誤差見表1。

測試一控制點平面中誤差為7.888 cm，高程誤差為6.908 cm；測試二控制點平面中誤差為7.906 cm，高程誤差為3.754 cm；測試三控制點平面中誤差為7.406 cm，高程誤差為5.585 cm。從誤差表可以看出：隨著控制點減少平面控制點誤差增大，高程誤差由于約束點的減少反而中誤差減少。

表1 控制點點位誤差表(cm)

表2 檢查點誤差表(cm)

控制點誤差并不能完全反映加密區域整體精度，同時需要利用檢查點誤差評價加密精度，針對測試二和測試三，對檢查點精度情況進行分析(見表2)。

通過檢查點對比，控制點減少后，檢查點高程誤差增加，測試二檢查點高程誤差為9.696 cm，而采用四點控制時檢查點高程誤差達到了60.448 cm，已經無法滿足空三加密要求。

采用測試二的控制點布設方案，空三加密成果基本上可以滿足要求。所有控制點相對均勻分布，經量測控制點間距普遍在1.2～1.4 km，即最大間隔距離小于1.4 km。

采用測試三的控制點布設方案，平面精度存在一定誤差，部分點位平面精度誤差接近0.5 m，可滿足精度要求不高的DOM制作需求。但是高程精度誤差較大，在部分區域檢查點誤差接近1.5 m。

5 結論

通過對控制點不同分布的空三加密成果進行對比分析，控制點分布間距在1 km至3 km對空三加密成果的平面中誤差影響不大，在對高程要求不嚴格的情況下可適當加大控制點間距。一般大比例尺項目的生產過程中，也可適當減少控制點的數量，按照1.5 km間距布設控制點，可以使空三加密成果達到為±1個像素精度。在實際工程應用中不僅可以根據測區情況及航飛架次情況加強地面控制點布設，也可在航飛過程中采用構架航線的方式來加強空三加密區域的穩定性，提高空三加密區的整體精度。