無(wú)人機(jī)航測(cè)像控點(diǎn)布設(shè)對(duì)空三精度的影響

岳廣飛

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司)

1 引言

無(wú)人機(jī)航測(cè)成圖的基本方式有2種：①GPS輔助無(wú)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)的無(wú)人機(jī)航測(cè)成圖；②針對(duì)無(wú)人機(jī)影像特點(diǎn)參照傳統(tǒng)的攝影測(cè)量流程進(jìn)行的處理。本文通過(guò)總結(jié)上述2種方案的優(yōu)勢(shì)，對(duì)傳統(tǒng)的航測(cè)控點(diǎn)布設(shè)做了相應(yīng)的調(diào)整，對(duì)提高無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量成圖精度有一定的指導(dǎo)意義。

2 像控點(diǎn)布設(shè)設(shè)計(jì)方案

像控點(diǎn)布點(diǎn)測(cè)量方案通常有3種：野外布點(diǎn)方案、非野外布點(diǎn)方案和特殊情況的布點(diǎn)方案。

其布點(diǎn)的主要原則為：①將平面控制點(diǎn)布設(shè)在區(qū)域四周；②將高程控制點(diǎn)布置成鎖形；③根據(jù)地形和周?chē)h(huán)境調(diào)整布點(diǎn)，使其更安全合理。

2.1 全野外布點(diǎn)方案

所謂“全野外布點(diǎn)”,是指像片控制點(diǎn)全部通過(guò)外業(yè)測(cè)定的方式，測(cè)繪精度較高，但是工作量很大，成本投入也較大，使用范圍有一定的限制，只有在成圖比例尺較大、并且對(duì)精度要求較高的極少數(shù)情況下使用。

2.2 非全野外布點(diǎn)方案

非全野外布點(diǎn)方案根據(jù)擬構(gòu)網(wǎng)方式的不同，可以分為航帶法布控點(diǎn)以及區(qū)域布點(diǎn)2種方案。

航帶法布點(diǎn)包括“六點(diǎn)法”“八點(diǎn)法”以及“五點(diǎn)法”3種布點(diǎn)方式。其中，六點(diǎn)法由航帶網(wǎng)的兩端和中央像主點(diǎn)組成，在航帶網(wǎng)的上下兩端的重疊方位，布設(shè)了1對(duì)布控點(diǎn)；八點(diǎn)法是在每個(gè)航帶網(wǎng)中設(shè)置8個(gè)平高控制點(diǎn)；如果每條航帶的長(zhǎng)度為允許長(zhǎng)度的1/2～3/4，需要選擇五點(diǎn)法進(jìn)行布控。相對(duì)應(yīng)的，六點(diǎn)法適用于山地和高地中，五點(diǎn)法適用于平地、丘陵等相對(duì)平緩的地勢(shì)環(huán)境。

區(qū)域布網(wǎng)點(diǎn)通常是在區(qū)域網(wǎng)或四周布設(shè)平高點(diǎn)的布點(diǎn)。這種布點(diǎn)設(shè)計(jì)方案通常有3種情況：正規(guī)布點(diǎn)設(shè)計(jì)、品字布點(diǎn)設(shè)計(jì)、密布點(diǎn)設(shè)計(jì)。在實(shí)際使用過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)者靈活運(yùn)用這3種方案，或?qū)?種方案相互結(jié)合使用[1]。

2.3 特殊布點(diǎn)方案

針對(duì)特殊情況，無(wú)人機(jī)航測(cè)像控點(diǎn)布設(shè)沒(méi)有一定的標(biāo)準(zhǔn)，通常針對(duì)水域、島嶼等特殊布點(diǎn)進(jìn)行布點(diǎn)等，都在此列，均應(yīng)按照規(guī)范執(zhí)行。

3 無(wú)人機(jī)航測(cè)像控點(diǎn)的選擇

3.1 像控點(diǎn)布設(shè)方法

針對(duì)非野外布點(diǎn)方案，有2種像控點(diǎn)布設(shè)方法：①先進(jìn)行像控點(diǎn)的采集，根據(jù)影像信息找到相應(yīng)的特征點(diǎn)后，再進(jìn)行人工實(shí)地勘測(cè)。這種方法主要應(yīng)用于有明顯實(shí)物特征且高度差較小的區(qū)域，使用這種方法可以節(jié)約時(shí)間和成本。②航飛前，先進(jìn)行實(shí)地布設(shè)，并采集部分特征點(diǎn)，航飛后再根據(jù)影像中部分“特征點(diǎn)”實(shí)地采集其他“像控點(diǎn)”，這種方法主要適用于沒(méi)有明顯的實(shí)物特征且人煙稀少的森林地帶，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中十分受歡迎。

進(jìn)行野外工作前，需要利用谷歌地圖進(jìn)行模擬飛行實(shí)驗(yàn)，然后初步選定像控點(diǎn)的位置，以便對(duì)整體測(cè)試區(qū)域進(jìn)行完整的規(guī)劃，從而合理布局。由于像控點(diǎn)的選擇會(huì)直接影響內(nèi)業(yè)加密判斷，如果直接設(shè)計(jì)布點(diǎn)，有可能造成像控點(diǎn)布局設(shè)計(jì)的不均勻，影響空三的解算精度，對(duì)內(nèi)業(yè)成圖帶來(lái)一定的難度，并影響內(nèi)業(yè)成圖質(zhì)量，如果先進(jìn)行像控點(diǎn)的選擇，可以節(jié)省時(shí)間并減少成本。

3.2 像控點(diǎn)的選擇要求

選擇像控點(diǎn)時(shí),要將布點(diǎn)要求作為首要考慮條件,將像控點(diǎn)和布點(diǎn)策劃方案進(jìn)行有效結(jié)合，合理對(duì)地形標(biāo)識(shí)進(jìn)行選擇。布設(shè)標(biāo)志物體時(shí)，要確保對(duì)空視角良好，盡量避免建筑物、樹(shù)木等雜物的遮擋，需要注意的是，地面上的圓弧形物體或陰影面積較大的地方都不可作為目標(biāo)位置。

3.3 像控點(diǎn)的布局設(shè)計(jì)

像控點(diǎn)的內(nèi)業(yè)規(guī)劃以及外業(yè)布局設(shè)計(jì)的主要步驟包括：①將承建單位提供的項(xiàng)目路線方案以1：1000的比例導(dǎo)入谷歌地球軟件，導(dǎo)入時(shí)應(yīng)注意將電力路線圖轉(zhuǎn)化為.dwg格式再導(dǎo)入，然后再次轉(zhuǎn)化為.kml格式導(dǎo)出；②在谷歌地球軟件中進(jìn)行模擬航飛試驗(yàn)，根據(jù)像控點(diǎn)的要求進(jìn)行初步設(shè)計(jì)；③將.kml文件導(dǎo)入谷歌軟件手機(jī)端，再次進(jìn)行實(shí)地控制點(diǎn)預(yù)設(shè)，并找到合理的地標(biāo)。

4 外業(yè)像控點(diǎn)的收集以及統(tǒng)計(jì)研究分析

4.1 外業(yè)像控點(diǎn)的收集

首先，需要根據(jù)初步選擇的控制點(diǎn)進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，并收集在同一地區(qū)的平行高點(diǎn)。對(duì)于外業(yè)像控點(diǎn)的收集，要本著“先整體、后局部”的原則，基于“首級(jí)控制點(diǎn)”和“加密點(diǎn)”進(jìn)行像控點(diǎn)坐標(biāo)的收集整理工作。

4.2 像控點(diǎn)的測(cè)量步驟

像控點(diǎn)的測(cè)量步驟為：①建立基準(zhǔn)站，然后選擇地勢(shì)高的地方建立基準(zhǔn)站，選擇時(shí)，應(yīng)以視野開(kāi)闊、交通便利為選擇標(biāo)準(zhǔn)；②設(shè)置各項(xiàng)的基本數(shù)據(jù)參數(shù)，包括平移參數(shù)、旋轉(zhuǎn)參數(shù)、比例尺度參數(shù)；③施測(cè)，首先選擇1～2個(gè)已知參照點(diǎn)，將測(cè)定的坐標(biāo)數(shù)據(jù)和已經(jīng)得到的結(jié)果進(jìn)行參照，如果測(cè)定結(jié)果符合要求才能進(jìn)行像控點(diǎn)的采集工作；④進(jìn)行施測(cè)時(shí)，應(yīng)以布設(shè)地標(biāo)作為地面目標(biāo)點(diǎn)，地面目標(biāo)點(diǎn)的選擇應(yīng)選在建筑的拐點(diǎn)或平房的房角處，以方便工作人員的工作；⑤像控點(diǎn)的采集工作完成后，需要對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行精度測(cè)評(píng)，通常采用收集到的坐標(biāo)信息中的收集控制點(diǎn)坐標(biāo)和已知坐標(biāo)信息進(jìn)行比較，將誤差控制在±0.1m;⑥航飛結(jié)束后，需要對(duì)像控點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理記錄。

4.3 像控點(diǎn)精度研究分析

根據(jù)像控點(diǎn)布置間距和方式的不同,得出不同精度的測(cè)量數(shù)據(jù)，并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查最后得出結(jié)論，如表1所示。

從上述數(shù)據(jù)可以看出，區(qū)域四周均勻布設(shè)平高控制點(diǎn)可以大大提高整體精度，而點(diǎn)組布設(shè)方式與單點(diǎn)布設(shè)方式相比，其精度同樣有明顯的提高，因此，在無(wú)人機(jī)航測(cè)像控點(diǎn)布設(shè)時(shí)，應(yīng)多采用上述方式布設(shè)。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在測(cè)繪地理信息行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，但是像控點(diǎn)布設(shè)方案和空三精度的影響關(guān)系還有待進(jìn)一步論證，以提供更可靠的科學(xué)依據(jù)，規(guī)避依靠經(jīng)驗(yàn)布設(shè)的落后做法。本文通過(guò)數(shù)據(jù)分析，提出了適合無(wú)人機(jī)航測(cè)控點(diǎn)布設(shè)方案，提出了一些建議，以期為無(wú)人機(jī)在測(cè)圖和智能建設(shè)中發(fā)揮更大的作用奠定基礎(chǔ)。

表1 像控點(diǎn)精度分析表