利用UASMaster对无人机航空影像数据进行正射影像制作方法的研究

饶帅雄

(江门市勘测院，广东 江门529000)

一、引 言

数字正射影像图(DOM)是地理信息系统的重要组成部分。卫星遥感和常规航摄由于周期长、费用高，无法及时有效地满足应急测绘、小面积高分辨率地理信息数据更新的需求。无人机低空摄影是近年来较热门的一个领域，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、无须申请空域等特点，在小区域和高风险区域高分辨率影像快速获取方面具有明显的优势。无人机将在环境保护、农林作业、公共安全、海上监测、国土资源勘查、电力巡线、生物保护、科学研究等关键领域的应用越来越广泛。

二、基于UASMaster软件数字正射影像图的制作

无人机大师(UASMaster)是Trimble公司开发的无人机数据处理系统，可以对不同类型量测相机的影像进行快速区域空中三角测量、影像匹配和影像纠正，集成了空三加密、DTM/DSM提取和编辑、正射校正和镶嵌匀色等功能。UASMaster含有“黑匣子”处理模式，在建立工程后可一键式获取空三加密成果、DEM和DOM成果。USAMaster的生产流程如图1所示。

1．生产项目及数据介绍

项目名称:江门某地正射影像DOM制作。

正射影像(DOM):精度1∶2000，地面分辨率0．05 m。

本测区航摄资料于2015年4月获取，为无人机拍摄，共280张相片，为3．57 GB。

图1 UASMaster生产流程

2．工程设置

主要包括:工程名称、坐标系统设置、相机参数及畸变系数设置、影像坐标系设置、影像导入、GNSS/IMU数据导入、像控点导入等。

注意事项如下:

1)相机参数按照相机检校报告进行设置，尤其注意相机焦距、传感器大小、像元大小及相机畸变纠正参数的设置。

2)影像导入需要设置合理的平均高程。

3)影像路径不能有中文字符。

4)导入数据之前需要仔细检查确认，保证影像ID和GNSS/IMU数据ID相同，GNSS/IMU数据坐标正确，并设置标准差。

3．航线生成

根据GNSS/IMU数据，设置好方位角限差和距离限差，程序会自动计算航线。当然也可根据实际飞行手动设置航线，进行分块处理，处理界面如图2所示。

图2 生成航线

4．检查航线拼接

检查航线拼接的界面如图3所示。

图3 检查航线拼接

航线拼接中容易出现的问题及更正措施如下:

1)影像旁向或航向重叠度不够，应保证航向重叠率75%以上，旁向重叠率50%以上。

2)航线内有断点，应检查工程设置过程中生成航线时是否出现漏片。

3)航线内影像排列错乱，需要重新设置相机参数更改影像坐标系。

4)影像拼接质量差，检查平均地面高程设置是否合理。

5)如果更改了影像坐标系需要重新进行航条的生成，并重复以上步骤。

5．连接点自动生成及检查

空三加密是对具有重叠的航空影像进行自动匹配连接点，从而获取每张影像的相对姿态位置。在UASMeasurement工具中，设置好参数程序会自动提取，如图4所示。软件具有强大的同名点匹配功能，经测试，在林地、山地、水田等弱纹理地区自动进行连接点提取效果也比较好。在UAS Measurement工具中检查连接点质量，查看连接点是否分布均匀，航线是否扭曲变形，还需要检查航线影像排列是否正确，若不正确则要重新选择匹配策略。

图4 连接点自动生成

6．像控点量测及检查

在UASMeasurement工具中进行，在MultiAerial立体观测下进行手动精确量测，给航线加控制点。完成控制点刺点后检查各控制点属性，修改或删除误差较大的点。

7．生成数字地面模型和数字地表模型

在UASEdit工具中进行，根据地表特征和标准设置好参数，自动生成数字地面模型(DTM)和数字地表模型(DSM)。如果DEM和DOM精度要求高，则需要先对DTM进行精编，如通过滤波或人工修改的方式，修改建筑和植被，获得地面真实模型，并利用精编后的DEM进行DOM镶嵌。

8．生成正射影像和镶嵌

UASEdit工具具有全自动的正射影像和镶嵌功能，通过设置像素尺寸，会自动生成全区域完整的正射影像图(DOM)，如图5和图6所示。

三、制作过程中若干技术要点总结

最终生成正射影像图如图6所示，数据大小为2 GB，精度为1∶2000，地面分辨率为0．05 m，最终符合项目要求。制作过程中若干技术要点总结如下:

图5 生成正射影像

图6 最终生成的正射影像图

1)UASMaster软件处理之前作好所有的前期准备工作，检查所有文件的完整性和正确性。

2)相机参数按照相机检校报告设置，尤其要注意像方坐标系的设置。

3)导入GNSS/IMU数据时要避免中文路径，注意GNSS/IMU数据的ID与影像的ID保持一致。

4)导入影像时设置好测区平均高程，平均高程设置是否正确会影响后续自动点匹配的准确性。

5)在区域网较大时，通过将区域网分块处理，在配置有限的设备上能够提高工作效率。

6)自动解算出连接点后，检查连接点的质量和数量，要保证每幅影像上的连接点不少于50个，如果有个别影像上没有连接点或者自动点不正确，需要人工修改，直至符合要求。

7)最后生成的DOM要仔细检查，查找到问题后可适度返回修改DEM来提高DOM的精度。

8)若匀光匀色自动处理效果不够好，可以用图像处理软件Photoshop处理，以保证影像的连续性及视觉上一致性。

四、结束语

UASMaster无人机数据航测处理系统集快速DEM、DOM获取与基础测绘生产于一体，较好地满足了无人机航测内业数据产品生产和应急测绘中由无人机快速获取DEM/DSM和DOM的需求。

［1］ 张祖勋，张剑清．数字摄影测量学［M］．武汉:武汉大学出版社，1997．

［2］ 王佩军，徐亚明．摄影测量学［M］．武汉:武汉大学出版社，2005．

［3］ 孙冬梅．基于Inpho在建库影像匀光匀色中的应用［J］．测绘技术装备，2010，12(4):22-23．

［4］ 胡海友．基于Inpho的空三加密及正射影像制作方法研究［J］．铁道勘察，2013(6):12-15．

［5］ 戴小真．基于Inpho系列软件的数字正射影像图的制作［J］．现代测绘，2007，30(5):27-29．