构架航线对无人机影像区域网平差精度影响分析

王永亮

（辽宁省有色地质勘查总院有限责任公司 辽宁沈阳 110013)

1 引言

伴随着现代科学技术水平的不断发展，小型无人机在航空摄影中的应用越来越广泛，并表现出了良好的应用价值，优势明显：首先，机动性能好。无人机质量较轻、运输携带方便，不需要额外设置起落跑道，使用非常灵活；其次，应用成本低。无人机市场已经较为成熟，无人机的价格也较为亲民，应用成本较低同时具有很高的安全性；再次，拥有不同的成像技术能力。无人机不仅能够实现垂直成像，也能够满足倾斜成像需求，影像空间分辨率已经达到厘米级，可以应用到大比例地图倾斜摄影中；最后，能够适用于多种环境，对气象条件的要求也十分宽泛，不需要进行空域请示，有效降低了航摄的工作周期。正因为无人机摄影具有如此大的优势，所以其发展迅速。然而，利用小型无人机进行摄影测量时，也存在一定的弊端。因为无人机自身体型较小，实际的负载能力较低，不能够承载大像幅的专业测量型相机，导致获得的影像幅度不大且变形量较大；此外，小型无人机对抗气流的能力较差，造成拍摄影像姿态角变化幅度较大，各个影像的重叠区域也无法维持稳定。为了解决这样的问题，可以通过增加布控点数量来提高无人机影像的精度，然而也存在工作量大、成本高等问题。本文提出了通过构架航线来加强对无人机飞行的控制，以此来提高影像精度。

2 构架航线区域网络平差原理

根据《1∶500 1∶1000 1∶2000 地形图航空摄影测量外业规范（GBT 7931-2008）》规范要求，分别是在一般航线两端各布设两排高程控制点、一般航线四个角位置各布设一个高程控制点，同时辅以两条垂直构架航线，如图1 所示为两种方案地面控制点布设示意图。

图1 两种方案地面控制点布设示意图

在上图（b）中有构架航线的基础上开展空中三角测量时，第一步需要在构架航带位置处开展空中三角测量，得到各个布控点位置，然而在加密出连接点路线时，能够从三个方面实现：首先，两个一般航线之间的连接点；其次，一个构架航线和一个一般航线之间的连接点；最后，一个构架航线与两个一般航线之间的连接点。

通常情况下，要确保每个航线相交的角度处于4°～6°范围内，构架航线与一个一般航线之间的重叠角度也在4°～6°范围内，然而构架航线与两个一般航线之间的重叠角度能够达到6°～9°，明显要优于前者，因此在本文的研究中选择构架航线与两个一般航线之间的连接点。

3 实验方案及对平差精度影响分析

3.1 实验状况概述

选择某区域低空航摄影像为实验数据，运用航测仪获得18 个一般航线以及7 个构架航线，关键技术参数如表1 所示。

表1 实验关键技术参数

选取的实验区域外形呈长方形，占地面积大约为32km2，地势较为复杂，地面最大高度落差达到了503m，所以，在进行像控点布设时有着较大的难度。

3.2 实验案例

在本次实验中设立了两个方案，第一个实验规划的根本任务是探究构架航线能否有效减少布控点数量，第二个实验是为了探究各种数量的构架航线与区域网平差精度之间的关系。两种方案具体试验内容如表2 所示。

表2 两种方案具体试验内容

在本实验研究过程中，选择的数据处理软件为inpho，利用该软件中的ApplicationMaster 模块，对空中三角测量中获得的数据信息以及区域网平差进行核算，得到需要的数值。紧接着依托于DT master 开展各个控制点以及检测点具体目标的确定，完成相应的计算工作。对上述九种设计方案进行分析和整合可以看出，平差模式大体可以分成下面两种类型。

第一，无构架航带时区域网平差。在仅仅有一般航带情况下开展光束法区域网平差，第一步要实施不间断相对定向，同时通过迭代的方式去除掉其中的粗差，使得整合出的连接点总体量测精度要大于0.19um。在得到经过加密的各个连接点之后，将测量区域的地面控制点、各个连接点以及获得所有影响资料的POS 数据值视为权值结合到区域网平差中。

第二，有构架航带时区域网平差。在含有构架航带情况下开展区域网平差时，第一步也是基于构架航带和测图航带实现不间断相对定向，同时通过迭代的方式去除掉其中的粗差，使得整合出的连接点总体量测精度要大于0.19um。在这种背景下得到连接点，同时将该点当成是后续综合区域网平差过程中的控制点。紧接着针对测图航带实施不间断相对定向，依托于迭代的方式去除掉其中的粗差，使得整合出的连接点总体量测精度要大于0.19um。这时将测量区域地面控制点，构架航带和一般航带加密获取的控制点、一般航带的连接点、影响拍摄的GPS 数据信息当成权值结合到区域网平差计算中。

3.3 实验结果

实验数据影像是1∶1000 大比例地形图，结合当下我国航空摄影相关标准规定，本次实验测量区域为山地。按照上述实验方案与实验内容进行逐个测试，得到各个区域网平差精度数据，对其进行整合和分析后，如表3 所示。

表3 各个区域网平差精度数据对比

从上表中可以看出，不管是控制点精度，还是检查点精度，有两个构架航线进行的空三角测量结果比无构架航线获得的空三角测量结果精度要高，由此可以看出，通过设置构架航线能够有效提高影像区域网平差精度，提高无人机测量精度。

4 结束语

综上所述，在现代科学技术水平不断创新发展的背景下，无人机在影像航测领域的应用越来越广泛和深入。在实际应用过程中，相比较有人机，无人机表现出了更大的优势，但也存在一定的缺陷，影响了无人机在航测领域的深入应用，为了解决无人机测绘中存在的问题，本文通过构架航线的方式有效改善了无人机影像测绘中的问题，在保证影像区域网平差精度不变的情况下，可以降低布控点数量，减少航空影像测量外业的工作量，具有非常好的应用价值。