浅析控制点布设对无人机影像空三精度的影响

李炜宏

摘 要：当前，无人机航空摄影以其灵活便捷、影像时效性高等优点，得到了广泛的应用。本文通过试验分析，探讨了控制点布设对无人机影像空三精度的影响，旨在为无人機航空摄影的推广应用提供参考。

关键词：控制点布设；无人机影像；精度

中图分类号：P231 文献标志码：A

随着我国城市建设的快速发展以及遥感技术的不断进步，无人机遥感作为一种高时效性、高分辨率的遥感技术，在资源调查、环境监测、新农村建设等方面得到了广泛的应用。但是，在无人机遥感技术实际应用中，存在着影像畸变差大、像幅小、控制点布设数量大等问题，如何有效布设控制点成为当前的一个重点课题。

1 无人机航摄的技术以及相关数据处理

在试验区内部，相关设施主要有道路、电力线、施工区、通信线以及农田等。该试验区的面积大约在4.84km2左右。高度差往往保持在70m左右。文章航摄主要借助数码像机（型号：Canon 5D MarkIII）搭配UV20固定翼无人机，像机以及无人机参数见表1。

在无人机航摄时，相关快门的定点曝光借助飞控系统的控制功能，在无穷远处固定对焦环，同时对相机内方位加以锁定，利用固定光圈，将物镜畸变的相关参数进行统一，确保相关检校报告能保持严谨性，同时在二轴云台上安装相机，保持其稳定性。

计算航摄因子以及规划相关航线以图比例尺（1∶1000）为标准，根据9cm设计飞行地面分辨率，选取原始相片137张，同时相关航线布设5条即可，具体见表2。

通常来说，双频GNSS接收机搭载在无人机上，并且像机曝光时，会对BDS、GLONASS与GPS的信号全程记录。在获得每个摄站三维空间坐标时，可以使用离线精密单点定位（PPP）处理相关数据。

空中三角测量可以使用GPS辅助，以测量加密精度为基础，PPP定位中的摄站三维坐标由地面控制点代替，GPS平差辅助各法区域网的光束。该项技术能减少无人机在计算地面控制点时的数量，能平差各航摄数据区域网，从而有效解决GPS数据系统出现的基准误差等问题。摄站坐标以及相应的投影中心关系需要通过数学模型（GPS辅助光束法区域网平差）而确立，各种系统误差发生改变后，对校光束法区域网平差进行自主检查，并且带权观测摄站坐标，进而会有一个基础误差方程（1）：

（1）

式（1）中，像点、地面控制点、自检校虚拟参数以及摄站坐标观察值分别通过Vx、Vc、Vs、Vg改正数，相关数据通过无人机稀少控制空三平台计算，并且使用HAT进行加密和空三平差相应的内业点。该无人机利用GPS进行联合平差，通过适当的控制点能在最大程度上逐渐完成相关区域空三加密。处理数据时，采用GPS RTK方法，最大限度地联测所有控制点（包括基本定向点和检查点），确保相关精度更加规范化。

2 分析空三精度以及像控点布设方案

每条航线的布设是以旁向方向像控点为基础，相关方案是按照4种像控点布设方案合理控制航向方向。该方案的设计是从少到多的思路，首先设置4个定向点在四角布周围，确保定向点数量可依次增加，不同方案的产生需进行像控点布设，在测区检查点设置时，部位分布情况与对应数量详见表3。

在像控点布设方案中，需要进行空三平差，同时需要对空三平差精度及误差进行统计，见表4。误差公式（2）计算方式如下。

（2）

式（2）中各字母含义：m表示中误差，Δ表示较差坐标，两者的单位都以米表示。

从上述结果可以得出结论：

（1）一般情况下，空三平差需要首末4～6个控制点，相关的精度基本上保持恰当；增加控制点到测区中间，很难改善平面位置精度。但是，让高程精度得以改善，满足高程精度实际规范要求，让中平原（GB/T 7930—2008）和丘陵得以实现。

（2）实施六基线方案控制点布设时，可使平面和高程的精度显著提高，进而达到国家规定的具体要求。

结语

总的来说，传统航空遥感技术已不能适应时代的发展需求，无人机遥感技术能弥补其缺陷，同时被广泛应用于各行各业，因此人们越来越重视控制点布设问题。本文分析了控制点布设对无人机影像空三精度的影响，说明布设控制点并不是数量越多，效果越显著，而是以实际工程为基础，确保各项布设控制点比较合理，从而为控制点布设方案经济有效性提供可靠性保障。

参考文献

[1]朱进，丁亚洲，陈攀杰，等.控制点布设对无人机影像空三精度的影响[J].测绘科学，2016，41（5）：116-120.

[2]陈良浩，朱彩英，徐青，等.无人机航测水域控制点布设方案的精度试验[J].测绘科学，2016，41（7）：205-210.

[3]王同行，王衍，张金华，等.地面控制点布设对海岸带无人机遥感影像的精度影响分析[J].测绘与空间地理信息，2016（7）：97-100.