淺談低空無人機(jī)影像像控點(diǎn)布設(shè)方案

【摘? 要】近年來，低空無人航攝平臺(tái)的出現(xiàn)和發(fā)展，極大的豐富了航空攝影測(cè)量影像數(shù)據(jù)的來源。本文以陜西某地為例，研究了小區(qū)域范圍內(nèi)不同的像控點(diǎn)布設(shè)方案對(duì)空三加密和大比例尺測(cè)圖精度的影響，并通過空三加密和模型精度的對(duì)比，提出了最優(yōu)布點(diǎn)方案，對(duì)小區(qū)域無人機(jī)影像像控布點(diǎn)工作具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】低空無人機(jī);像控點(diǎn);空三加密;模型定向

1 引言

近年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，搭載低空無人航空器的攝影測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到應(yīng)急測(cè)繪和大比例尺航測(cè)領(lǐng)域中，能夠在自然災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中準(zhǔn)確快速獲取受災(zāi)區(qū)域高空間分辨率影像，輔以市場(chǎng)上常見的一些無人機(jī)影像處理軟件，可以快速生產(chǎn)出感興趣區(qū)域4D產(chǎn)品，在指導(dǎo)防災(zāi)減災(zāi)和快速應(yīng)急響應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。另外，作為普通航空攝影測(cè)量的一個(gè)重要補(bǔ)充，無人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)還廣泛應(yīng)用于國(guó)家基礎(chǔ)測(cè)繪及地圖修測(cè)補(bǔ)測(cè)，國(guó)土資源及土地利用重點(diǎn)工程監(jiān)測(cè)，數(shù)字城市建設(shè)，城市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及拆遷補(bǔ)償調(diào)查，大型工程建設(shè)，突發(fā)事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)查，軍事偵察，災(zāi)害調(diào)查，生態(tài)保護(hù)及數(shù)字林業(yè)、覆蓋及種植調(diào)查，數(shù)字農(nóng)業(yè)及環(huán)境治理調(diào)查，地址礦產(chǎn)開發(fā)調(diào)查等領(lǐng)域。無人機(jī)低空攝影測(cè)量以其快捷、低成本、安全、影像分辨率高、周期短、方便靈活等優(yōu)點(diǎn)，成為了航空攝影測(cè)量的一個(gè)重要分支，起到了不可替代的作用。

像控點(diǎn)是攝影測(cè)量控制加密和測(cè)圖的基礎(chǔ)，因此，野外像控點(diǎn)目標(biāo)選擇的好壞和指示點(diǎn)位的準(zhǔn)確程度，直接影響成果的精度[1]，像控點(diǎn)的布設(shè)和量測(cè)始終是攝影測(cè)量工作的一個(gè)重要組成部分。也有專家學(xué)者對(duì)像控點(diǎn)布設(shè)方案進(jìn)行了研究，楊陽(yáng)等人研究了基于旋翼無人機(jī)低空多視角航空攝影的像控點(diǎn)布設(shè)方案[2]，王迎春研究了數(shù)字正射影像生產(chǎn)中，能夠滿足成果平面精度的最優(yōu)像控點(diǎn)布設(shè)方案[3]。近年來，隨著以低空小范圍的航空攝影測(cè)量需求快速增加，但是對(duì)該種情況下的像控點(diǎn)布設(shè)情況，始終沒有一個(gè)比較權(quán)威的說法。針對(duì)這種情況，本文選取了一塊試驗(yàn)區(qū)，并設(shè)計(jì)了集中相控布設(shè)方案，力求通過試驗(yàn)驗(yàn)證，來找出最優(yōu)的布點(diǎn)方案，為類似的小區(qū)域低空無人機(jī)影像處理的相控布設(shè)提供借鑒。

2 試驗(yàn)區(qū)概況及資料

2.1試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)選取西安長(zhǎng)安區(qū)某處一塊區(qū)域作為試驗(yàn)區(qū)，該區(qū)地處西安市長(zhǎng)安區(qū)南部，秦嶺北麓，屬山地地形，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)最大高差160米左右，整個(gè)區(qū)域呈矩形，長(zhǎng)1.2千米，寬0.9千米，面積1.08平方千米（見圖1）。

2.2試驗(yàn)基本技術(shù)路線

在無人機(jī)獲取試驗(yàn)區(qū)優(yōu)于0.2米分辨率影像的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)不同的像控點(diǎn)布設(shè)方案，在不同的布點(diǎn)方案下，分別進(jìn)行空三加密和模型定向，分析不同像控點(diǎn)布設(shè)方案對(duì)兩者精度的影響。

2.3航攝相關(guān)參數(shù)及航飛情況

此次試驗(yàn)使用四旋翼MD4-1000低空無人機(jī)航攝系統(tǒng)（表1），搭載索尼RX1RM2數(shù)碼相機(jī)（表2），實(shí)際參數(shù)如下：

3 試驗(yàn)過程

3.1 像控點(diǎn)量測(cè)

本次試驗(yàn)中，像控點(diǎn)的布設(shè)采用區(qū)域網(wǎng)法布設(shè)像片控制點(diǎn)，共布設(shè)10個(gè)像控點(diǎn)，并利用CORS進(jìn)行實(shí)測(cè)，所布設(shè)的像控點(diǎn)均為平高點(diǎn)，航帶內(nèi)基線間隔不大于8條。所有實(shí)測(cè)點(diǎn)位均滿足像控點(diǎn)和檢查點(diǎn)精度要求，具體分布如圖2所示。

3.2 像控點(diǎn)布設(shè)方案

本文共采用五種布點(diǎn)方案，如下：

方案一：四角單點(diǎn)布點(diǎn)，航向間隔12-13條基線，旁向間隔4條航線;

方案二：航向間隔約6條基線，旁向間隔4條航線;

方案三：航向間隔12-13條基線，旁向間隔約2條航線;

方案四：采用周邊9點(diǎn)法布點(diǎn);

方案五：采用周邊9點(diǎn)，中心1點(diǎn)布點(diǎn)。

3.3 空三加密和模型定向精度

本次試驗(yàn)采用的空三處理軟件為Inpho7.1，模型定向軟件為MapMatrix 5.0，這兩款軟件都是比較常見且可靠的軟件;為了避免人差的影像，所有的試驗(yàn)均由一人完成。

空三加密精度對(duì)比：

4 精度分析和結(jié)論

通過對(duì)五種布點(diǎn)方案的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，就空三加密精度報(bào)告來看，沒有表現(xiàn)出太大的差別，方案四、方案五高程精度稍好;就后期的模型定向精度來看，各個(gè)方案平面精度基本一致，方案四的高程精度明顯優(yōu)于其他幾個(gè)方案。

針對(duì)小區(qū)域范圍的低空無人機(jī)影像處理，在保證區(qū)域網(wǎng)四角布點(diǎn)的情況下，單純依靠增加控制點(diǎn)密度對(duì)空三加密及后續(xù)模型定向的平面精度影響不大，僅對(duì)高程精度有影響。周邊九點(diǎn)法，能夠很大程度提高模型定向的高程精度，為最優(yōu)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]王佩軍，徐亞明.攝影測(cè)量學(xué)（測(cè)繪工程專業(yè)）[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2016.

[2]楊陽(yáng)，孫建軍.旋翼無人機(jī)外業(yè)像控點(diǎn)布設(shè)方案研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2021，44（8）：78-79.

[3]王迎春.正射影像圖制作像控點(diǎn)布設(shè)方案研究[J].測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)化，2021，37（1）：38-41.

作者簡(jiǎn)介：

韓紅濤，男，1986年3月生，漢族，陜西西安人，研究生畢業(yè)，碩士學(xué)位，工程師，注冊(cè)測(cè)繪師，主要從事攝影測(cè)量與遙感等方面工作。