構架航線對無人機影像區(qū)域網平差精度影響分析

王永亮

（遼寧省有色地質勘查總院有限責任公司 遼寧沈陽 110013)

1 引言

伴隨著現代科學技術水平的不斷發(fā)展，小型無人機在航空攝影中的應用越來越廣泛，并表現出了良好的應用價值，優(yōu)勢明顯：首先，機動性能好。無人機質量較輕、運輸攜帶方便，不需要額外設置起落跑道，使用非常靈活；其次，應用成本低。無人機市場已經較為成熟，無人機的價格也較為親民，應用成本較低同時具有很高的安全性；再次，擁有不同的成像技術能力。無人機不僅能夠實現垂直成像，也能夠滿足傾斜成像需求，影像空間分辨率已經達到厘米級，可以應用到大比例地圖傾斜攝影中；最后，能夠適用于多種環(huán)境，對氣象條件的要求也十分寬泛，不需要進行空域請示，有效降低了航攝的工作周期。正因為無人機攝影具有如此大的優(yōu)勢，所以其發(fā)展迅速。然而，利用小型無人機進行攝影測量時，也存在一定的弊端。因為無人機自身體型較小，實際的負載能力較低，不能夠承載大像幅的專業(yè)測量型相機，導致獲得的影像幅度不大且變形量較大；此外，小型無人機對抗氣流的能力較差，造成拍攝影像姿態(tài)角變化幅度較大，各個影像的重疊區(qū)域也無法維持穩(wěn)定。為了解決這樣的問題，可以通過增加布控點數量來提高無人機影像的精度，然而也存在工作量大、成本高等問題。本文提出了通過構架航線來加強對無人機飛行的控制，以此來提高影像精度。

2 構架航線區(qū)域網絡平差原理

根據《1∶500 1∶1000 1∶2000 地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范（GBT 7931-2008）》規(guī)范要求，分別是在一般航線兩端各布設兩排高程控制點、一般航線四個角位置各布設一個高程控制點，同時輔以兩條垂直構架航線，如圖1 所示為兩種方案地面控制點布設示意圖。

圖1 兩種方案地面控制點布設示意圖

在上圖（b）中有構架航線的基礎上開展空中三角測量時，第一步需要在構架航帶位置處開展空中三角測量，得到各個布控點位置，然而在加密出連接點路線時，能夠從三個方面實現：首先，兩個一般航線之間的連接點；其次，一個構架航線和一個一般航線之間的連接點；最后，一個構架航線與兩個一般航線之間的連接點。

通常情況下，要確保每個航線相交的角度處于4°～6°范圍內，構架航線與一個一般航線之間的重疊角度也在4°～6°范圍內，然而構架航線與兩個一般航線之間的重疊角度能夠達到6°～9°，明顯要優(yōu)于前者，因此在本文的研究中選擇構架航線與兩個一般航線之間的連接點。

3 實驗方案及對平差精度影響分析

3.1 實驗狀況概述

選擇某區(qū)域低空航攝影像為實驗數據，運用航測儀獲得18 個一般航線以及7 個構架航線，關鍵技術參數如表1 所示。

表1 實驗關鍵技術參數

選取的實驗區(qū)域外形呈長方形，占地面積大約為32km2，地勢較為復雜，地面最大高度落差達到了503m，所以，在進行像控點布設時有著較大的難度。

3.2 實驗案例

在本次實驗中設立了兩個方案，第一個實驗規(guī)劃的根本任務是探究構架航線能否有效減少布控點數量，第二個實驗是為了探究各種數量的構架航線與區(qū)域網平差精度之間的關系。兩種方案具體試驗內容如表2 所示。

表2 兩種方案具體試驗內容

在本實驗研究過程中，選擇的數據處理軟件為inpho，利用該軟件中的ApplicationMaster 模塊，對空中三角測量中獲得的數據信息以及區(qū)域網平差進行核算，得到需要的數值。緊接著依托于DT master 開展各個控制點以及檢測點具體目標的確定，完成相應的計算工作。對上述九種設計方案進行分析和整合可以看出，平差模式大體可以分成下面兩種類型。

第一，無構架航帶時區(qū)域網平差。在僅僅有一般航帶情況下開展光束法區(qū)域網平差，第一步要實施不間斷相對定向，同時通過迭代的方式去除掉其中的粗差，使得整合出的連接點總體量測精度要大于0.19um。在得到經過加密的各個連接點之后，將測量區(qū)域的地面控制點、各個連接點以及獲得所有影響資料的POS 數據值視為權值結合到區(qū)域網平差中。

第二，有構架航帶時區(qū)域網平差。在含有構架航帶情況下開展區(qū)域網平差時，第一步也是基于構架航帶和測圖航帶實現不間斷相對定向，同時通過迭代的方式去除掉其中的粗差，使得整合出的連接點總體量測精度要大于0.19um。在這種背景下得到連接點，同時將該點當成是后續(xù)綜合區(qū)域網平差過程中的控制點。緊接著針對測圖航帶實施不間斷相對定向，依托于迭代的方式去除掉其中的粗差，使得整合出的連接點總體量測精度要大于0.19um。這時將測量區(qū)域地面控制點，構架航帶和一般航帶加密獲取的控制點、一般航帶的連接點、影響拍攝的GPS 數據信息當成權值結合到區(qū)域網平差計算中。

3.3 實驗結果

實驗數據影像是1∶1000 大比例地形圖，結合當下我國航空攝影相關標準規(guī)定，本次實驗測量區(qū)域為山地。按照上述實驗方案與實驗內容進行逐個測試，得到各個區(qū)域網平差精度數據，對其進行整合和分析后，如表3 所示。

表3 各個區(qū)域網平差精度數據對比

從上表中可以看出，不管是控制點精度，還是檢查點精度，有兩個構架航線進行的空三角測量結果比無構架航線獲得的空三角測量結果精度要高，由此可以看出，通過設置構架航線能夠有效提高影像區(qū)域網平差精度，提高無人機測量精度。

4 結束語

綜上所述，在現代科學技術水平不斷創(chuàng)新發(fā)展的背景下，無人機在影像航測領域的應用越來越廣泛和深入。在實際應用過程中，相比較有人機，無人機表現出了更大的優(yōu)勢，但也存在一定的缺陷，影響了無人機在航測領域的深入應用，為了解決無人機測繪中存在的問題，本文通過構架航線的方式有效改善了無人機影像測繪中的問題，在保證影像區(qū)域網平差精度不變的情況下，可以降低布控點數量，減少航空影像測量外業(yè)的工作量，具有非常好的應用價值。