无人机航测高程精度影响要素及改进方法

李冬梅

摘 要： 在当前各个领域无人机航摄系统得以广泛应用，但很多时候拍照精度无法满足实现需求。拍摄精度受到硬件系统、像片倾角和位置等相关要素的影响，因此需要对无人机航测高程精度影响因素进行分析，并积极采取有效的改进方法，全面提高无人机航测高程精度，使其能够更好的满足比例较大的测图需求。

关键词： 无人机航测；高程精度；影响要素；改进方法

相較于传统的航测，无人机航测具有高重叠度和多基线航测测量的特点，能够自动匹配连接点，操作更为便捷，能够实现信息数据的自动化处理，迅速完成地面模型的制作。因此在实际操作过程中，需要对影响测量的高程度精度的影响因素进行分析，并通过采取有效的方法来全面提高高程精度。

一、航测规范精度要求

在传统的航测规范中，对于相对较大的比例尺测图时不允许进行空三加密，需要在全野外进行摄像控点的设置。但随着航影仪与空三加密软件的快速发展，在长期的工程项目实践中经验了大量的经验，对于比例尺相较较大的测图完成空三加密，可以有效的满足规范所要求的精度，因此在航测规范中可以放宽要求。但在具体航测规范中对于1：500和1：1000及1：2000的比例尺相对较大的测图有了明确规定，当内业的加密点高程精度与规范需求无法相符时，则需要选择全野外布点。可以说在航测工作中，高程精度作为一个难点内容，在全野外布点过程中会造成野外工作量增加。

二、无人机航测高程精度影响要素

（一）像片倾角

对于像片倾角较大的立体模型超限现象，在利用无人机航测过程中，需要利用到多种像片倾角的立体模型，通过对航测高程精度进行收集和实时统计。对于统计数据选择光束方法平差后，并在数字摄影相关测量工作站恢复立体模型后，需要对收集的高程点和野外实测的相应高程点进行对比分析和统计，这样航测内业测量高程中的存在的误差会在像片倾角不断加大的情况下变大，当像片倾角小于3°时，高程精度则能够更好的与规范要求的精度相满足。

（二）航摄相机

在相同GSD下，当选择的航测相机不同时，最后获取的理论高程精度也会存在一定的差异，而且有些相差还会较大。在具体航测规范中，针对于各种比例尺地形衅的测量，明确规定了相应的航测GSD参数区域，但为了更好的满足规范要求对应的高程精度，需要对基高比进行充分考虑，同时在实践航测过程中还需要对相机像素、航高、影响幅面具体宽度等因素进行综合分析。同时还要参与多样的航测工作实践经验，针对于平原地区的测图，通过选邓宽幅相机或是视场角相对较大的相机，通过加大B/H比，这种情况下立体模型处于垂直方向中的上跨较大，对于提高模型立体的切准精度具有极为重要的意义。

（三）无人机航摄误差

受制于无人机载重及体积的影响，在航空摄影测绘时无法有效的搭载常规航摄仪。现阶段应用的中幅面CCD作为传感器的感光单元，同时还要对电路进行修改和加固。而且感光单元中存在非正方形因子与非正交性、畸变差等，这其中畸变差则会导致测量高程精度无法与需求相满足。

三、无人机航测高程精度的改进方法

（一）加强无人机的性能

通过提高无人机系统自身的性能，提高无人机系统对外界干扰要素的抵抗能力，减少像片倾角，同时提高飞行时的安全性和稳定性。对于无人机系统和航摄系统进行定期检修和维护，以此来降低检修不及时导致仪器出现的误差。在具体对航摄系统安装过程中，需要根据具体的技术指导书，将相机CCD阵面短边和航行方向保持垂直，以此来有效的提高高程精度。

（二）像控点布设

在航测成图过程中，选择和布设像控点是其中较为关键的一项内容，其精度会对后期空三加密和最后的作业成果质量带来直接的影响。在全野外布点时，需要和老年滑雪视野开阔及易于辨别的点位，在对点位距离像片边缘的距离、点位距离像片上的各类标志的距离进行有效控制，具体利用GPS技术进行施测，并运用GPS-RTK模式采集像控点。

（三）空三加密

空三加密又称空中三角解析测量，是利用控制点的像方坐标和物方坐标通过解析求解得出位置点的坐标，再利用已知点求解影像外方位元素的过程。现已有的空三加密软件自动化程度高，软件加密精度高，能较好地满足作业要求。利用数字摄影测量网格系统进行空三模块的自动化处理。其主要操作流程为在创建的工程目录下导入pos和相机文件，将影像按航带顺序进行排列，进行初始构网，根据点分布的多少进行自动智能挑点以去除粗差较大的像点，分别进行自动空三航带内转点、航带偏移点与航带间转点等编辑和控制点的刺点，选择平差进行光束法平差法进行自由网平差，完成整个空三加密过程自动化处理。在完成空三加密后可自动生成DEM、DOM、DLG等数字产品。

（四）高程二次定向方法

在无人机进行航空摄影彩绘过程中，一定要出现一些模型像片的倾角超限问题，即各个测量区域一定会存在一些数量立体模型航测内业信息数据高程精度误差的超限问题。对此，在无人机航测过程中，对于像片倾角相关超限模型，可以利用下述技术方法进行处理，从而提升立体模型相应高程量测精度。实践过程中，运用空三得到外方位元素有效恢复立体模型过后，而在进行像片倾角相对比较大的立体模型绝对定向时，虽然绝对定向误差残差比较小，可是全野外测量高程指点难以精确恢复至被量测地物表面。经过分析与研究，其主要是因为像片倾角超限，导致运用PATB光束法平差反算过后，此中类型像片外方位的元素中三个角元素难以准确引起的。运用高程控制的全野外布设方式，针对像片倾角的超限立体像，可以利用下述方法。①运用空中三角测量实现加密平差，反算出野外的高程控制点相应平面坐标。②要在数字摄影测量的工作中有效恢复立体模型。③对于加密时的模型连接点要进行删除，然后保留全野外测量相关像片控制点。④保留野外测量所有像片控制点，其中包含了平高控制点以及高程控制点，对于立体状态环境下，需要重新有效观测野外的所有控制点高程。⑤重新进行绝对定向，计算出倾角超限像片中的六个外方位元素。⑥采集核线，立体采集。上述方法被称之为高程二次定向，也就是重新创建立体模型，完成信息数据的采集，同时把此超限立体模型相应高程误差有效控制在1/3等高距之内，从而有效提升高程测量精度。

四、结束语

在当前社会经济快速发展的新形势下，科学技术进步速度较快，这也对无人机航测高程精度提出了严格的要求。因此需要对无人机航测高程精度影响要素进行具体分析，并在实际航测过程中提升航测高程精度，并进一步加强无人机性能，从而最大程度上提高无人机的航测高程精度。

参考文献

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