无人机技术在天水百万亩土地整治中的应用

2014-02-19李凤娟

地理空间信息 2014年4期

李凤娟

（1.甘肃省地图院，甘肃兰州 730000）

无人机航测技术作为一种新型的高效低空遥感影像获取技术，拥有高机动性、低成本、实时对地观测等众多优势，在土地整治、工程测绘、应急测绘保障等领域得到了广泛应用[1]。但无人机空中姿态稳定性差，拍摄影像存在倾斜、变形、色彩不均匀等缺点，常规的空三软件很难或无法顺利处理无人机数据。本文结合天水市土地整治项目需求，针对无人机数据从影像快拼图制作、像控点布设、空三加密到后期各种地形图件的制作技术进行了研究探索。

1 无人机数据生产方案

根据天水土地整治项目的需求，首先使用无人机对测区进行航空摄影，通过每张像片的概略摄站坐标制作测区快拼影像图，然后进行野外像控点的施测，完成空三加密后生产DOM和DLG，如图1所示。

2 像控点布设

本测区位于甘肃省天水市，为黄土高原地貌，地形类别属于山地。测区选用LT-150测量鹰航拍无人机，搭载Canon EOS 5D MarkⅡ相机。测区共飞行8条航线，共328张影像，面积约20 km2，地面分辨率为0.18 m，航向重叠度约为75%，旁向重叠约为40%，按4～5条基线间隔布设83个像控点，在测区内部均匀布设21个检查点。

3 空三加密

1）资料准备。处理无人机数据前需要准备的文件包括原始影像数据、像控点成果、POS数据、相机参数等。无人机相机参数不同于量测型相机，需提供相机像主点坐标、相机焦距、像元大小、畸变差系数、CCD 非正方形比例系数、CCD 非正交性的畸变系数。

2）畸变差校正。无人机一般采用非量测数码相机，物镜畸变差较大，如果不考虑影像畸变直接使用，将影响空三精度，降低测图精度。因此，做空三加密之前必须对无人机影像进行畸变差校正。

3）基本参数设置。设置正确的相机文件，导入畸变校正后的影像，建立正确的航带信息，确保影像之间相对关系正确。

4）全自动连接点量测。构建测区自由网利用SIFT特征的旋转、微小仿射变换不变性的性质，从金字塔影像上提取匹配点对，解决了无人机影像的旋转角大、航向重叠度不规则的问题，通过稳健的误匹配剔除方法，为后续精匹配提供良好的初值，并得到了立体像对的初始外方位元素，使得二维匹配变为近似一维搜索，提高了匹配的效率和可靠性；采用Forstner算子提取焦点、圆点等明显特征，同时划分均匀格网保证了点位分布的均匀性；采用最小二乘匹配使得结果更加准确[2]。连接点提取完成后，进行自由网平差，剔除自由网中的粗差点并查看自动点点位略图，若点位分布不均匀或缺少标准点位点，则需手动添加连接点。

5）区域网平差。导入外业控制点坐标，软件自动根据摄站点GPS数据将外业控制点计算到对应像片上，但在实际使用中，无人机摄站点GPS数据精度一般较低，自动计算的控制点位置存在较大误差。在本次项目中首先正确观测四角的地面控制点，然后进行控制网平差，再逐一立体观测其他像控点，仔细分析平差报告，剔除粗差，确保每个像控点的观测点位与控制片的刺点位置一致，最后输出空三加密成果，即输出加密点的大地坐标和影像的外方位元素。

6）精度分析。测区内检测点中误差如表1所示。通过分析，精度满足1︰2 000地形图测绘的要求。