探讨无人机航测影像精度提升方法

郭宗顺

摘要：最近这几年，无人机航测技术在建筑行业，水利行业，农业的领域得到了广泛的应用，当然它在地图以及地面物体测绘工作方面也获得了长足的发展。从整体的情况来看，在实际使用期间，无人机航测技术也存在较为明显的缺陷以及不足。针对存在的这些问题，我们必须进行针对性分析，了解在发展期间存在的各种问题，从而逐一突破，这样才可以整体提高无人机航车技术的使用效果。

关键词：测绘;相机;精确度

一、背景与原理

1.项目背景

本次课题在研究的过程当中分析的案例项目位于某地区某新村研究的区域，包括整个村镇区域，森林区域，农田区域以及裸地区域。在进行数据采集的过程当中，现场工作人员使用无人机完成一系列的操作，所选用的无人机是一种特殊的固定翼单元，属于数据采集过程具有稳定性的特点。该固定翼单元具有自动驾驶系统，同时无人机上还配备了便携式GPS，光纤陀螺，自动驾驶仪芯片组，电子速度控制器，无线天线，摄像机支架以及高分辨率的数码相机等先进的技术，这些技术的整合使得项目在研究的过程当中获得了较可靠且准确的数据信息。

2.技术背景

从技术背景的角度进行分析，现场工作人员使用无人机进行航测影像数据的收集工作时，需要先在地面站对所有无人机的飞行轨迹进行编码测试以及编程控制，保证无人机进入到数据收集状态是可以按照相应的行动轨迹开展。航测影像控制过程需要以控制点位作为基础，与无人机搭载的GPS相互联合，分别获取不同区域的数据以及信息，而且航测过程的无人机在航测轨迹上需要自主完成影像采集工作。使用无人机航测技术进行数据的收集及分析采集地理参考图像，最重要的内容是保证无人机上安装飞行计划软件的加载设备而且还应该安装摄影机等先进技术，这样才可以使得无人机飞行的过程可以按照计划的轨迹前进，使得覆盖面积得到大范围拓宽，而且所需分辨率，图像数量，姿态，高度以及飞行的路径等多项指标，都可以得到充分满足。

本次课题在研究的过程当中，使用的无人机设备，在软件方面具有较为明显的优势，它可以对点位坐标，飞行高度所需地面的分辨率等多项指标以及内容进行预先控制，而且软件也可以自动计算拍摄的时间，图像的数量，航路点的数量，飞行的轨迹等等，并且通过综合以上数据和信息进行曝光时间的计算。在此次测绘项目当中，工作人员对预设高度进行了严格控制，设置为320米或者1200英尺，此时，地面分辨率要求指标为7厘米。自动控制系统可以将无人机搭载的GPS，螺旋桨速度，无人机机翼摄像头进行严格控制，使其运行的过程可更好地对项目的数据进行收集以及测量。需要注意的是，无人机在着陆之后，需要立即对车载GPS进行关闭，否则将有可能出现GPS数据丢失的情况。

3.数据校准

数据的标准工作，其前提是需要事先针对摄像机进行标定，这样它才可以保证图像采集的摄像机参数，得到有效的确定。使用摄影测量软件对图像进行处理的过程当中，现场工作人员需要针对所有的参数进行严格的控制，而且这些参数的内容都必须是内部定位需要的基础信息。此次课题在针对测绘项目进行研究时，摄像机使用的标定尺寸为0.6米×0.6米，需要有36个不同高度的反射目标，共同组成平板标定工作，所以摄像机与校准板之间的距离可以控制在相应的范围之内。在对校准软件进行处理时拍摄的图像同样也具有稳定性的特点，软件运行期间需要对图像的像素大小，水平，分辨率，图像数量等信息进行快速地读取。最后工作人员还需要将软件自动生成摄像机参数，并且确定相机校准的数值。

二、影响无人机航测影像精度的因素

1.像控点的布设

像控点的布设工作对无人机行测精确度会产生直接影响，如果像控点的步骤未能按照相应的要求以及指标进行每一个环节的操作，那么后期成图的质量也无法得到有效的优化。每一个架次都需要进行至少5个像控点的布置，如果地形起伏变化比较大，那么像控点数目也需要扩大，如果在一些植被比较复杂的地区，那么就需要增加像控点，使得像控点之间的距离更小，如果不加密或者项目的分布不均匀，那么在对飞行区域进行数据的测量工作是很有可能会出现翘曲的情况，最终评查数据就无法达到相应的精确度要求。

2.图像质量

与图像质量之间存在密切联系的指标，主要有相机本身的因素以及天气因素。首先从相机本身因素进行分析，不同类型的相机以及不同型号的相机，在数据的获取以及图像的准确度方面都存在较为明显的差异，而相机的像素曝光时间将决定图像的质量。像素主要由相机本身的元器件决定曝光，时间的选取一般与天气之间存在联系，如果光線条件不好，那么就需要增加曝光时间。在天气不好的或光线不好的情况下，工作人员可以通过选定两个曝光时间进行分别照相。通过比较相机的ISO数值，分析相片的质量数值越小，相片的质量越好，所以应该优先选择ISO数值比较小的相片进行曝光时间的选取。

在风力相对较大或者存在雾霾的情况下，进行图像数据的获取，其准确度相对较低，一般风速过大的情况下应该考虑停止飞行，如果风力过大，那么飞机的飞行速度以及飞行变化姿态就会出现明显的变化。如果在进行图像获取的过程当中，工作人员无法保证飞机飞行的稳定性，那么在空中拍摄下来的照片就会存在比较明显的扭曲，最终使得成像模糊。当然风力过大的情况下，也会使得无人机的飞行动力消耗速度不断的加快，使得无人机飞行的时间大幅度缩短，甚至他无法在有效的时间内完成相应区域的飞行计划。

3.重叠率

要想整体提高相片连接点的质量，那么就需要提高重叠率，它是使得图像获取质量得到整体提升的重要保障，但是在很多情况下，部分工作人员为了减少飞行的时间或者将飞行的区域进行扩大，会通过调低重叠率的方式进行。通过对最终获取的数据以及信息进行收集，可以了解到，如果重叠率降低，那么每个地点或者每个物品点会在少量的航片当中显现出来，那么最终工作人员能获取的连接点数量会少之极少，相片连接点数量少的情况下，就会使得飞机的相片连接粗糙度不断提升，甚至会导致提取的连接点平差结构逐渐变弱。

结束语

无人机航测技术的出现，使得室外数据测量的工作便利性变得越来越高，但是它能为人们工作带来便利的同时，对测量的要求也相对较高。外业对航测条件的选取是影像无人机测绘成果的重要内容，所以在室外进行数据测量时，我们需要关注像控点布设，天气因素，飞行高度，重叠率等多个方面的问题，保证每一个指标当中的数据都可以符合测量的标准，这样才可以获得更为准确的测绘效果。

参考文献：

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