探討無人機航測影像精度提升方法

郭宗順

摘要：最近這幾年，無人機航測技術在建筑行業，水利行業，農業的領域得到了廣泛的應用，當然它在地圖以及地面物體測繪工作方面也獲得了長足的發展。從整體的情況來看，在實際使用期間，無人機航測技術也存在較為明顯的缺陷以及不足。針對存在的這些問題，我們必須進行針對性分析，了解在發展期間存在的各種問題，從而逐一突破，這樣才可以整體提高無人機航車技術的使用效果。

關鍵詞：測繪;相機;精確度

一、背景與原理

1.項目背景

本次課題在研究的過程當中分析的案例項目位于某地區某新村研究的區域，包括整個村鎮區域，森林區域，農田區域以及裸地區域。在進行數據采集的過程當中，現場工作人員使用無人機完成一系列的操作，所選用的無人機是一種特殊的固定翼單元，屬于數據采集過程具有穩定性的特點。該固定翼單元具有自動駕駛系統，同時無人機上還配備了便攜式GPS，光纖陀螺，自動駕駛儀芯片組，電子速度控制器，無線天線，攝像機支架以及高分辨率的數碼相機等先進的技術，這些技術的整合使得項目在研究的過程當中獲得了較可靠且準確的數據信息。

2.技術背景

從技術背景的角度進行分析，現場工作人員使用無人機進行航測影像數據的收集工作時，需要先在地面站對所有無人機的飛行軌跡進行編碼測試以及編程控制，保證無人機進入到數據收集狀態是可以按照相應的行動軌跡開展。航測影像控制過程需要以控制點位作為基礎，與無人機搭載的GPS相互聯合，分別獲取不同區域的數據以及信息，而且航測過程的無人機在航測軌跡上需要自主完成影像采集工作。使用無人機航測技術進行數據的收集及分析采集地理參考圖像，最重要的內容是保證無人機上安裝飛行計劃軟件的加載設備而且還應該安裝攝影機等先進技術，這樣才可以使得無人機飛行的過程可以按照計劃的軌跡前進，使得覆蓋面積得到大范圍拓寬，而且所需分辨率，圖像數量，姿態，高度以及飛行的路徑等多項指標，都可以得到充分滿足。

本次課題在研究的過程當中，使用的無人機設備，在軟件方面具有較為明顯的優勢，它可以對點位坐標，飛行高度所需地面的分辨率等多項指標以及內容進行預先控制，而且軟件也可以自動計算拍攝的時間，圖像的數量，航路點的數量，飛行的軌跡等等，并且通過綜合以上數據和信息進行曝光時間的計算。在此次測繪項目當中，工作人員對預設高度進行了嚴格控制，設置為320米或者1200英尺，此時，地面分辨率要求指標為7厘米。自動控制系統可以將無人機搭載的GPS，螺旋槳速度，無人機機翼攝像頭進行嚴格控制，使其運行的過程可更好地對項目的數據進行收集以及測量。需要注意的是，無人機在著陸之后，需要立即對車載GPS進行關閉，否則將有可能出現GPS數據丟失的情況。

3.數據校準

數據的標準工作，其前提是需要事先針對攝像機進行標定，這樣它才可以保證圖像采集的攝像機參數，得到有效的確定。使用攝影測量軟件對圖像進行處理的過程當中，現場工作人員需要針對所有的參數進行嚴格的控制，而且這些參數的內容都必須是內部定位需要的基礎信息。此次課題在針對測繪項目進行研究時，攝像機使用的標定尺寸為0.6米×0.6米，需要有36個不同高度的反射目標，共同組成平板標定工作，所以攝像機與校準板之間的距離可以控制在相應的范圍之內。在對校準軟件進行處理時拍攝的圖像同樣也具有穩定性的特點，軟件運行期間需要對圖像的像素大小，水平，分辨率，圖像數量等信息進行快速地讀取。最后工作人員還需要將軟件自動生成攝像機參數，并且確定相機校準的數值。

二、影響無人機航測影像精度的因素

1.像控點的布設

像控點的布設工作對無人機行測精確度會產生直接影響，如果像控點的步驟未能按照相應的要求以及指標進行每一個環節的操作，那么后期成圖的質量也無法得到有效的優化。每一個架次都需要進行至少5個像控點的布置，如果地形起伏變化比較大，那么像控點數目也需要擴大，如果在一些植被比較復雜的地區，那么就需要增加像控點，使得像控點之間的距離更小，如果不加密或者項目的分布不均勻，那么在對飛行區域進行數據的測量工作是很有可能會出現翹曲的情況，最終評查數據就無法達到相應的精確度要求。

2.圖像質量

與圖像質量之間存在密切聯系的指標，主要有相機本身的因素以及天氣因素。首先從相機本身因素進行分析，不同類型的相機以及不同型號的相機，在數據的獲取以及圖像的準確度方面都存在較為明顯的差異，而相機的像素曝光時間將決定圖像的質量。像素主要由相機本身的元器件決定曝光，時間的選取一般與天氣之間存在聯系，如果光線條件不好，那么就需要增加曝光時間。在天氣不好的或光線不好的情況下，工作人員可以通過選定兩個曝光時間進行分別照相。通過比較相機的ISO數值，分析相片的質量數值越小，相片的質量越好，所以應該優先選擇ISO數值比較小的相片進行曝光時間的選取。

在風力相對較大或者存在霧霾的情況下，進行圖像數據的獲取，其準確度相對較低，一般風速過大的情況下應該考慮停止飛行，如果風力過大，那么飛機的飛行速度以及飛行變化姿態就會出現明顯的變化。如果在進行圖像獲取的過程當中，工作人員無法保證飛機飛行的穩定性，那么在空中拍攝下來的照片就會存在比較明顯的扭曲，最終使得成像模糊。當然風力過大的情況下，也會使得無人機的飛行動力消耗速度不斷的加快，使得無人機飛行的時間大幅度縮短，甚至他無法在有效的時間內完成相應區域的飛行計劃。

3.重疊率

要想整體提高相片連接點的質量，那么就需要提高重疊率，它是使得圖像獲取質量得到整體提升的重要保障，但是在很多情況下，部分工作人員為了減少飛行的時間或者將飛行的區域進行擴大，會通過調低重疊率的方式進行。通過對最終獲取的數據以及信息進行收集，可以了解到，如果重疊率降低，那么每個地點或者每個物品點會在少量的航片當中顯現出來，那么最終工作人員能獲取的連接點數量會少之極少，相片連接點數量少的情況下，就會使得飛機的相片連接粗糙度不斷提升，甚至會導致提取的連接點平差結構逐漸變弱。

結束語

無人機航測技術的出現，使得室外數據測量的工作便利性變得越來越高，但是它能為人們工作帶來便利的同時，對測量的要求也相對較高。外業對航測條件的選取是影像無人機測繪成果的重要內容，所以在室外進行數據測量時，我們需要關注像控點布設，天氣因素，飛行高度，重疊率等多個方面的問題，保證每一個指標當中的數據都可以符合測量的標準，這樣才可以獲得更為準確的測繪效果。

參考文獻：

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