芻議無人機航測系統外業像控

何清平

（貴州水利水電職業技術學院 貴州省清鎮市 551416）

當前，固定翼輕型無人機技術快速發展，相關的GPS自動駕駛技術也得到廣泛應用，借助無人機能夠進行有效的地質勘測和地形地貌的繪制，這類無人機體積比較小，使用起來也比較靈活，無需專門的跑道來起降，能夠在短時間內快速采集多種信息，獲得比較全面的影像資源，目前，在城市規劃、新農村建設、賑災救濟、地理勘測等工作中都有不同程度的應用。不過，目前的無人機航測系統搭載的相機多為單頭單反相機，相應的相機生成的影像幅面不大，還有一定的光學畸變問題，將其直接用到測繪生產中還是不適用的，需要進行畸變矯正后才能應用到相應的數字攝影測量系統中。

1 無人機航測系統的結構分析

現階段的無人機主要是借助無線電遙控設備以及自制的程序控制裝置操作的無人飛機。而其中的航測系統則是將無人機作為主要的駕駛飛行平臺，借助相數碼相機來實施拍攝，通過對于相關航測數據處理軟件的應用來對于采集的數據進行處理。就目前的無人機航測系統的主要結構來看，主要包含以下幾個主要部分：

①無人機飛行平臺；②飛行控制系統；③影像獲取設備；④通信設備；⑤遙控設備；⑥地面信息接收以及處理設備等。

其中，飛行控制系統是進行無人機飛行控制的關鍵組成部分，在這一系統中，通過有效的控制達到對于無人機穩定飛行姿態的垂直陀螺控制，借助GPS接收天線來獲得相關的飛行平臺位置獲取的相關數據信息等，還有關鍵的就是進行飛機自主飛行控制的微處理器裝置。無人機飛行控制中，還需要用到地面配套設備，借助實時影像接收以及顯示的數據接收終端，而數碼相機的作用主要是對于地面高清影像進行數據處理，做好飛機的起降控制，對于飛行好拍攝的遙控設備也需要做好配套。

在無人機航測的過程中，垂直陀螺能夠有效獲取相關無人機的俯仰、翻滾姿態。這一技術和微處理裝置技術結合起來，能夠確保無人機在飛行中保持水平狀態。在機載通信設備中，包含攝像頭、GPS定位、數據傳輸系統等，能夠及時將采集的數據信息等傳輸到地面的數據接收終端設備中，這樣就能夠確保地面控制中心能夠針對飛機的飛行以及拍攝情況實施有效的監控，做好無人機的航向修正，防止無人機的飛行姿態偏離。最后能夠蝴蝶高清影像，借助地面配套數字攝影測量工作站來進行影像處理，得到最后的數據影像。因為相關的影像具有一定的重疊度、傾斜角等，和傳統攝影測量的差距比較大，因此相關影像處理方法和傳統的影像處理是有一定差異的，圖1為無人機航測系統的主要結構。

2 無人機航測系統精度問題

2.1 無人機航測數據精度的主要影響因素

在無人機航測系統應用中，因為相關影響因素作用，會導致相應的航測數據結果出現一定的誤差，目前，針對無人機航測系統數據精度會帶來誤差的因素包括測量中使用的儀器自身存在的誤差、人為因素帶來的誤差、氣候條件導致的誤差等等。

首先，測量儀器自身的誤差問題。一些測量儀器對于精度要求比較高，但是在設計以及制作中，可能會存在一些缺陷，這樣就會導致即使是進行測量儀器的校驗后，在使用中依然難以避免殘余誤差影響，這些殘余誤差多是指因為傳感器量化過程導致系統性的誤差問題出現。

圖1 無人機航測系統的主要結構

其次是人為誤差因素。這主要是因為相關的控制人員自身的感官鑒別能力比較有限，自身的技術能力以及工作態度等影響，會導致他們在工作中出現一些錯誤，導致誤差出現。此外，還有一些類似像控識別、立體采集、空三加密等等也會存在人為誤差，影響最終的無人航測精度。

最后是外界環境因素影響。一些不良的氣候狀況和天氣會對于無人機的飛行帶來一定的影響，例如大風、沙塵暴、雨雪天氣等，不僅會影響無人機的正常平穩飛行，還會導致攝像機的像素受到影響，導致相應的數據采集存在誤差。

2.2 無人機航測攝影誤差的分析

考慮到無人機航測系統是受到自身體積以及栽種等因素影響的，因此，它不能正常承載普通航攝儀來進行空中飛行和攝影航測。目前，很多無人機航測中多是使用中幅面CCD來充當傳感器的感光部位，借助必要的加固以及相應的電力改裝，是其能夠作為攝影性能比較穩定的數碼相機使用。不過，因為感光單位的非正方形因子、非正交性以及畸變問題，因此會導致數碼相機在攝像中也會出現一些誤差。針對這一問題，可以開發使用高性能、能夠適用無人機航攝需要的數碼裝置來替代傳統數碼相機，還可以借助相關的修正軟件來對于測量結果實施修正，保證可靠性，借助相關數據積累構成比較真實的修正方式，這是目前解決這一誤差問題的最有效方法之一。

2.3 無人機航測系統像片控制測量誤差

在無人機的像控點進度中，最主要的就是控制刺點精度以及觀測精度。在滿足相關觀測精度要求下，刺點進度則是對于像片控制測量精度的關鍵影響因素。不過，在實際的應用中，因為無人機的像幅相對較小，對此，可以嘗試使用像控點范圍縮小來實現，在像控點布設位置中一般很難找到刺點的位置，尤其是在荒無人煙的野外。對此，需要在航線網區域中進行相應像控點的布設，保證無人機的攝像能力能夠有效的尋找到地物刺點。像控點的精度和數量直接影響到航測數據后處理的精度，所以像控點的布設和選擇應當盡量規范、嚴格、精確。

通常情況下，不同翼型的無人機，像控點的布設數量也有所區別。以復合翼無人機為例，假設飛1：1000的比例尺成果，3個平方公里的區域布設5個像控點合適，7～8個平方公里10個像控點合適。

3 總結

基于無人機平臺的航測系統，作為一種低成本、高效率、易操作的遙感影像獲取手段，應用非常廣泛，但這一技術應用還存在飛行姿態不穩定、相機相幅小、影像畸變差大、重疊度不規則等問題。針對無人機航測系統外業像控存在的精度和誤差問題，需要進一步做好相應的解決方案，針對像控精度的影響因素進行把握，并做好有效的像控點布設工作，確保誤差控制在合理范圍內。