無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量成圖精度研究

1、分類號(hào)_ _單位代碼_學(xué)號(hào)_ _密級(jí)_ 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量成圖精度研究院（系）名稱： 專業(yè)名稱： 年級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日目錄摘 要4Abstract5前 言6一、無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)6（一）低空攝影測(cè)量系統(tǒng)61.快速機(jī)動(dòng)的響應(yīng)能力72.高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)的獲取能力73.成本低，安全可靠7（二）低空攝影成圖的關(guān)鍵技術(shù)81.攝影外業(yè)控制測(cè)量82.攝影內(nèi)業(yè)處理技術(shù)8二、 無(wú)人機(jī)低空空攝影測(cè)量成圖精度研究分析9（一）無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量成圖精度的影響因素91.影像的重疊度102.像片傾斜角與旋偏角103.航帶彎曲度114.航帶內(nèi)最大高差11（二）測(cè)

2、區(qū)像片控制點(diǎn)的分布11（三）精度分析111. 理論精度分析122.實(shí)際地形圖精度分析133.DOM實(shí)際精度分析13結(jié)論及展望14（一）結(jié)論14（二）展望14參考文獻(xiàn)15致 謝16摘 要無(wú)人機(jī)技術(shù)由于其具有時(shí)效高、分辨率好以及較低的成本、風(fēng)險(xiǎn)、可重復(fù)性等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用非常廣泛，譬如在地震中測(cè)量中的應(yīng)用，自然災(zāi)害的檢測(cè)以及氣象的檢測(cè)等。對(duì)于無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)，由于可以實(shí)現(xiàn)大面積且常規(guī)方法難以攝影的地區(qū)、已發(fā)生突發(fā)自然災(zāi)害的地區(qū)的攝影測(cè)量，因而已成為現(xiàn)今獲取地理數(shù)據(jù)常用的技術(shù)手段。本文以低空數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)為研究對(duì)象，著重就無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量成圖精度進(jìn)行分析，包括試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取，攝影質(zhì)量的檢測(cè)，測(cè)區(qū)

3、的像片控制點(diǎn)分布以及數(shù)據(jù)處理精度，最后比較得出結(jié)論。希望通過(guò)本文無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量成圖精度的分析，為相關(guān)人員提供借鑒和參考。關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)技術(shù)；無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)；成圖精度研究AbstractDrone technology since it has limitation, good resolution, low cost, high risk, the advantages of the repeatability, application is very broad, such as the application of the measurement in the quake, t

4、he detection of natural disasters as well as the meteorological detection, etc. For unmanned aerial vehicle (uav) low-altitude photogrammetry technology, because the photography can be difficult to achieve large area and conventional methods of region, the sudden natural disasters has occurred of ph

5、otogrammetry, and thus has become a current geographic data commonly used technical means. Taking low-altitude digital photogrammetric system as the research object, mainly on uav low-altitude photogrammetry mapping accuracy is analyzed, including the test data acquisition, photographic quality dete

6、ction, the photo control point distribution and precision of data processing of measuring area, the final conclusion. Hope that through this article uav low-altitude photogrammetry mapping accuracy analysis, providing reference for relevant personnel.Key words: Unmanned aerial vehicle (uav) technolo

7、gy; Unmanned aerial vehicle (uav) low-altitude photogrammetry technology; Mapping accuracy前 言近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，技術(shù)不斷進(jìn)步，信息化程度不斷加深，人們對(duì)遙感影像的分辨率以及實(shí)時(shí)性和時(shí)效性都提出了很高的要求。但傳統(tǒng)的測(cè)繪方法很難滿足這些要求，要借助常規(guī)測(cè)量?jī)x器開展測(cè)量工作，存在效率低、 周期長(zhǎng)等不足，而衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取的影像分辨率較低；在現(xiàn)有技術(shù)條件下，航空攝影測(cè)量成為獲得高分辨影像的首選技術(shù)手段, 但是傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量對(duì)外界條件的依賴性較大，相關(guān)工作的開展也并不順利?；跓o(wú)人機(jī)的低空攝影測(cè)量技術(shù)

8、得以廣泛應(yīng)用，由于其特有優(yōu)勢(shì)，較低的成本以及較高的時(shí)效性、分辨率，同時(shí)由于其較低的消耗以及風(fēng)險(xiǎn)性等，且可實(shí)現(xiàn)較大面積，較難測(cè)繪以及較易發(fā)生沖突的地區(qū)的測(cè)量，應(yīng)運(yùn)而生。作為一種新的測(cè)繪手段，對(duì)其成圖精度的分析，探討其影響因素，對(duì)于無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)具有非常重要的作用。基于此，本文探討了基于無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量成圖的精度。對(duì)于無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)，國(guó)外已經(jīng)進(jìn)行相當(dāng)廣泛的研究。國(guó)內(nèi)研究雖然起步較晚，但也應(yīng)經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。一、無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)（一）低空攝影測(cè)量系統(tǒng)無(wú)人機(jī)是一種以無(wú)線電遙控設(shè)備或由自身程序控制為主的不載人飛機(jī)，即是利用無(wú)線電遙控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的飛機(jī)。其搭載高

9、分辨率 CCD 數(shù)碼相機(jī)作為遙感平臺(tái)，形成了無(wú)人機(jī)低空航攝系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)，包括：無(wú)人飛行平臺(tái)，飛行導(dǎo)航與控制平臺(tái)，地面的監(jiān)控，任務(wù)設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等。它可以快速高效地獲取高分辨率遙感影像，并運(yùn)用無(wú)人機(jī)航攝遙感影像內(nèi)業(yè)處理工作站對(duì)數(shù)字影像數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理，按照內(nèi)業(yè)規(guī)范精度要求制作地形圖、DOM、DEM、DSM 及相關(guān)專題圖等地理信息產(chǎn)品?？傊瑹o(wú)人機(jī)低空航攝技術(shù)是集成了高空拍攝、遙控、遙感、以及航空攝影測(cè)量的新型應(yīng)用測(cè)繪技術(shù)，以數(shù)據(jù)快速處理系統(tǒng)為技術(shù)支撐，具有對(duì)地快速實(shí)時(shí)調(diào)查監(jiān)測(cè)能力。無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)具有在云下低空飛行的能力。與衛(wèi)星航天光學(xué)遙感和大飛機(jī)航空攝影等常

10、規(guī)航攝系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 快速機(jī)動(dòng)的響應(yīng)能力無(wú)人機(jī)運(yùn)輸便利，車載系統(tǒng)可快速到達(dá)指定目標(biāo)區(qū)域，對(duì)天氣依賴小，起降受地形條件影響小，無(wú)需專用機(jī)場(chǎng)支持，可以通過(guò)彈射或者地面方式如草地、空地、道路等多種地域快速起飛，用滑行或傘降的方式回收，可及時(shí)準(zhǔn)確地獲取實(shí)時(shí)、直觀和可靠的遙感影像，有效地提高地理信息獲取的時(shí)效性、針對(duì)性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性。2. 高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)的獲取能力無(wú)人機(jī)低空航攝系統(tǒng)可獲取高分辨率遙感影像和 POS 定位數(shù)據(jù)，并可搭載不同的傳感器，獲取多時(shí)相、多光譜、多分辨率的遙感數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)平臺(tái)搭載的數(shù)碼成像設(shè)備，具備面積覆蓋、垂直或傾斜成像的技術(shù)能力，可獲取厘米級(jí)分辨率的遙感影

11、像，可制作大比例尺 DLG、高分辨率 DOM、高精度 DEM 等數(shù)字地理信息產(chǎn)品。3. 成本低，安全可靠由于無(wú)人機(jī)的體型小，耗費(fèi)低，無(wú)需專用的起飛和停放場(chǎng)地，其使用和維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于載人飛機(jī)系統(tǒng)和遙感衛(wèi)星。無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)可以通過(guò)測(cè)控地面站設(shè)計(jì)飛行航線，飛行導(dǎo)航控制系統(tǒng)保證無(wú)人機(jī)按規(guī)定航線飛行，影像數(shù)據(jù)可通過(guò)數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳輸至地面控制端，因此，即使無(wú)人機(jī)受損，也能保障人員安全和數(shù)據(jù)安全，并可進(jìn)入沙漠、突發(fā)自然災(zāi)害和放射性災(zāi)害等困難地區(qū)進(jìn)行航拍作業(yè)。綜上所述，與衛(wèi)星、載人航空等遙感平臺(tái)相比，無(wú)人機(jī)遙感具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但是仍存在缺陷，主要包括：復(fù)雜的地形條件對(duì)無(wú)人機(jī)飛行和操控的影像較大；惡

12、劣的天氣（如大風(fēng)、大霧、大雨、大雪等）影響無(wú)人機(jī)的航拍工作，無(wú)法獲取高質(zhì)量清晰的遙感影像。（二）低空攝影成圖的關(guān)鍵技術(shù)攝影外業(yè)控制測(cè)量包括基礎(chǔ)控制測(cè)量和像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)，主要任務(wù)是為空三加密提供像片控制點(diǎn)的物方大地坐標(biāo)和影像上具體的刺點(diǎn)位置，目的在于把航攝數(shù)據(jù)與大地測(cè)繪成果聯(lián)系起來(lái)，使航攝遙感影像量測(cè)具有與地面測(cè)量相同的數(shù)學(xué)關(guān)系。像片控制點(diǎn)的量測(cè)精度直接影響數(shù)字產(chǎn)品的精度，因此，根據(jù)外業(yè)規(guī)范要求，提出像片控制點(diǎn)的布設(shè)和測(cè)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方案。本文采用 DPGrid 軟件和 Virtuozo 全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站進(jìn)行無(wú)人機(jī)低空影像數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理過(guò)程，主要包括影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、自動(dòng)空三加密和 3D 產(chǎn)品生產(chǎn)。無(wú)

13、人機(jī)低空攝影成圖的關(guān)鍵技術(shù)是影響數(shù)據(jù)的預(yù)處理技術(shù)，影響匹配的技術(shù)以及3D產(chǎn)品的輸出技術(shù)。無(wú)人機(jī)低空攝影成圖的處理關(guān)鍵是對(duì)這三個(gè)過(guò)程的處理。對(duì)于影響匹配來(lái)講，重點(diǎn)是進(jìn)行特征點(diǎn)提取，匹配測(cè)度，以及匹配策略。1. 攝影外業(yè)控制測(cè)量外業(yè)控制測(cè)量由基礎(chǔ)控制測(cè)量和像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)構(gòu)成，通過(guò)前者與地面測(cè)量保持同步一致的數(shù)學(xué)關(guān)系，通過(guò)后者保證地理信息數(shù)字產(chǎn)品的精度。像片控制點(diǎn)有三種類型可供選擇，即平面控制點(diǎn)、高程控制點(diǎn)和平面高程控制點(diǎn)，結(jié)合航測(cè)成圖精度的具體內(nèi)容，各控制點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)滿足全測(cè)區(qū)統(tǒng)一布設(shè)、統(tǒng)一測(cè)量、成圖滿幅等要求，對(duì)于地形較為復(fù)雜、對(duì)成圖精度要求較高的攝影測(cè)量，應(yīng)選擇全野外布點(diǎn)，所用到的像片控制點(diǎn)均由外業(yè)

14、測(cè)定; 而大地坐標(biāo)像片控制點(diǎn)的布設(shè)，可進(jìn)行非全野外布點(diǎn)，以空中三角測(cè)量方法便可獲取加密點(diǎn)的大地坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)際情況選用航帶網(wǎng)法布點(diǎn)方案或區(qū)域網(wǎng)法布點(diǎn)方案，聯(lián)測(cè)通常采用分級(jí)控制的方式，在 GPS 等控制測(cè)量基礎(chǔ)上，參照低空數(shù)字航攝測(cè)量外業(yè)規(guī)范要求完成像片控制點(diǎn)的布設(shè)。2. 攝影內(nèi)業(yè)處理技術(shù)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、自動(dòng)空三加密和 3D 產(chǎn)品生產(chǎn)三部分內(nèi)容， 其中數(shù)據(jù)預(yù)處理的流程為: 影像、相機(jī)和POS 資料設(shè)置測(cè)區(qū)參數(shù)影像預(yù)處理導(dǎo)入 POS、設(shè)置航帶調(diào)整航帶對(duì)應(yīng)關(guān)系，該流程核心部分影像預(yù)處理，包括畸變差改正、Wallis 濾波變換、生成快視圖和金字塔影像等環(huán)節(jié)，畸變差是系統(tǒng)誤差的一種，對(duì)其進(jìn)行改

15、正可從原始影像出發(fā)，運(yùn)用相機(jī)檢校，還可以對(duì)像點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行糾正，結(jié)合灰度插值法來(lái)改正圖像，即將彩色影像轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶扔跋瘢?然后映射到給定的灰度方差值，通過(guò)局部影像的轉(zhuǎn)變來(lái)干燒圖像的質(zhì)量，然后采取從粗到精、不斷細(xì)化的分級(jí)匹配策略，建立金字塔影像。自動(dòng)空三加密的流程為: 自動(dòng)影像匹配自動(dòng)挑點(diǎn)自由網(wǎng)平差像點(diǎn)編輯、像控點(diǎn)轉(zhuǎn)刺區(qū)域網(wǎng)平差空三成果輸出，首先提取影像特征點(diǎn)，經(jīng)測(cè)度獲取最終自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)結(jié)果，然后將提取的連接點(diǎn)及少量地面控制點(diǎn)群、全部納入統(tǒng)一的物方坐標(biāo)系中，這是整個(gè)無(wú)人機(jī)影像內(nèi)業(yè)處理最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。3D 產(chǎn)品生產(chǎn)由兩大流程構(gòu)成，分別為導(dǎo)入 VirtuoZo 軟件生成核線影像立體測(cè)圖獲得 DLG 和密集

16、匹配生成和編輯 DEN編輯 DOM獲得 DEN、 DOM， 首先建立數(shù)字高程模型，獲得正攝影像，然后進(jìn)行數(shù)字線化圖，制成DLG、DEN、DOM 等數(shù)字產(chǎn)品。二、 無(wú)人機(jī)低空空攝影測(cè)量成圖精度研究分析本文以廣西某大學(xué)某校區(qū)（自己把學(xué)校名填上即可）作為觀測(cè)地區(qū)進(jìn)行無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量成圖精度的分析。用戶提出作業(yè)任務(wù)，主要包括測(cè)區(qū)概況、測(cè)區(qū)范圍、成圖比例尺、項(xiàng)目時(shí)間安排情況等資料，并與無(wú)人機(jī)航攝作業(yè)人員明確任務(wù)目標(biāo)，并擬定飛行計(jì)劃，確定航拍時(shí)間、無(wú)人機(jī)起飛和降落場(chǎng)地等。在外業(yè)航拍前，航拍負(fù)責(zé)人需與空域管理部門聯(lián)系，申請(qǐng)作業(yè)區(qū)空域飛行許可，如未獲批準(zhǔn)，須將管理部門意見及時(shí)反饋用戶，重新確定作業(yè)時(shí)間，再次

17、向管理部門提出申請(qǐng)。根據(jù)作業(yè)任務(wù)和低空數(shù)字航空攝影規(guī)范要求，利用地面監(jiān)控站軟件對(duì)待航攝測(cè)區(qū)進(jìn)行航攝技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)，主要包括：（1）設(shè)置航高。根據(jù)所要求的成圖比例尺，并參照測(cè)圖比例尺與地圖分辨率值對(duì)照表（見表2-1），確定航攝影像地面分辨率。根據(jù)公式（2-1）計(jì)算航高。如成圖比例尺為1:1000，要求影像地面分辨率小于10cm，則攝影航高相對(duì)于攝影基準(zhǔn)面不得大于554.8m。´ （2-1）式中：H為攝影航高；f為物鏡鏡頭焦距；a為像元尺寸；GSD為航攝影像地面分辨率。表2-1 測(cè)圖比例尺與地圖分辨率值對(duì)照表測(cè)土比例尺地面分辨率值/cm1:50051:10008-101:200015-20

18、（2）設(shè)置像片重疊度。根據(jù)低空數(shù)字航空攝影規(guī)范的要求，影像航向重疊度一般為60%80%，最小不應(yīng)小于53%；旁向重疊度一般為15%60%，最小不應(yīng)小于8%。（3）設(shè)置航線參數(shù)。根據(jù)測(cè)區(qū)范圍，確定起點(diǎn)和終點(diǎn)的經(jīng)緯度、航線方向和航線長(zhǎng)度，利用公式（2-2）和（2-3）計(jì)算攝影基線長(zhǎng)度和航線間隔寬度。地面監(jiān)控站軟件可根據(jù)設(shè)置的航線參數(shù)自動(dòng)生成航線。 （2-2） （2-3）式中：，分別是像幅長(zhǎng)度和寬度，單位為米；，分別是像片旁向和航向重疊度（以百分比表示）；為攝影基線長(zhǎng)度，單位為米；為航線間隔寬度，單位為米。根據(jù)以上設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于該測(cè)量區(qū)來(lái)講，采用的攝像技術(shù)的參數(shù)為：航高460m，焦距為35.5658

19、mm，像元大小采用0.00641mm，以及8.29cm的地面分辨率，5616×3744的像素，75% 的航向的重疊度和50% 的旁向的重疊度。（一）無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量成圖精度的影響因素與傳統(tǒng)航攝一樣，無(wú)人機(jī)低空航攝的過(guò)程中也會(huì)受到不同程度飛行環(huán)境及氣候氣象條件的影響，影像質(zhì)量未能得到有效保證，最終也會(huì)影像到地理信息的準(zhǔn)確性，因此需要對(duì)空中飛行質(zhì)量以及影像質(zhì)量進(jìn)行檢查。對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)講，在空中攝影過(guò)程中，不可避免的要考慮飛行的環(huán)境以及飛行的氣象氣候因素，此外還需要在攝影完成后，進(jìn)行無(wú)人機(jī)空中飛行質(zhì)量的檢測(cè)，包括現(xiàn)場(chǎng)影像的色調(diào)、云以及霧，還有影像的飽和度，此外最重要的影響因素還用：影像的重

20、疊度，像片旋偏角，航帶彎曲度以及航帶內(nèi)最大高差。然后依據(jù)CH/Z3005-2010攝影的規(guī)范要求，進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確保影像質(zhì)量達(dá)到內(nèi)業(yè)規(guī)范要求。下面具體講解上述的影響因素：1. 影像的重疊度航向重疊度是指在航線的飛行方向上，對(duì)于兩相鄰的像片關(guān)于攝影的地面具有重疊成分。對(duì)于旁向的重疊度來(lái)講，則是指沿著相鄰的兩條航線上進(jìn)行攝影，所獲得的對(duì)于所攝地面具有重疊部分的影像。其重疊度的測(cè)量如下所示：航向重疊度=IxLx×100%旁向重疊度=IyLy×100%式中：Ix代表沿飛機(jī)飛行方向的重疊部分；Lx代表沿飛機(jī)飛行方向的地面部分；Iy代表垂直飛機(jī)飛行方向的重疊部分；Ly代表垂直飛機(jī)飛行方

21、向的地面部分。無(wú)人機(jī)進(jìn)行低空攝影的要求為：航向重疊度范圍為60% 80%，最小不低于53% ；旁向重疊度的范圍一般采用15% 60% ，最低不低于8%。根據(jù)機(jī)載記錄的POS 數(shù)據(jù)攝影中心的直線元素可知，該地區(qū)的航向重疊度在74.45176.904% ，旁向的重疊度在62.47663.639% ，符合攝影規(guī)范需求。2. 像片傾斜角與旋偏角無(wú)人機(jī)的俯仰角度是水平面和飛機(jī)機(jī)身之間的夾角。航偏角是指實(shí)際航線與計(jì)劃航線之間的夾角。它們分別造成拍攝像片的左右傾角和前后傾角。像片傾斜角是由于無(wú)人機(jī)在轉(zhuǎn)換航帶時(shí)沒有足夠的時(shí)間來(lái)調(diào)整其姿態(tài)和位置，造成進(jìn)入拍攝航帶時(shí)的航跡角偏差比較大，導(dǎo)致傾斜角較大。一般傾斜角最

22、大的拍攝點(diǎn)都處于航向改變處，所以不使用在航向轉(zhuǎn)換處拍攝的像片，以免影響整體空三加密精度。像片的旋偏角是指在進(jìn)行攝像時(shí)，由于攝像機(jī)的定位不準(zhǔn)確，導(dǎo)致實(shí)際航線與計(jì)劃航線之間產(chǎn)生夾角。像片傾斜角與旋偏角不僅影響像片的重疊度，還會(huì)給航測(cè)造成極大的困難。所以在具體使用時(shí)，一般規(guī)定像片傾斜角一般不小于2°，最大不得超過(guò) 3° 的要求；像片的旋偏角應(yīng)低于6°，最大不超過(guò)為8°。對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，其像片的旋偏角最小為8.5°，不滿足規(guī)范的要求。3. 航帶彎曲度航帶的彎曲是由于在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，由于自然條件的影響，使得實(shí)際航行偏離預(yù)定的軌道，造成航帶的不能連接成

23、直線。航帶的彎曲度是用于描述航帶的彎曲程度的物理量，是指航帶的兩端像片在主點(diǎn)之間與預(yù)設(shè)的直線的偏離程度，即航帶兩端像片主點(diǎn)之間的直線距離與偏離該直線最遠(yuǎn)的像主點(diǎn)到該直線垂距的比。其會(huì)影響到航向的重疊程度。如果彎曲度過(guò)大，可能會(huì)造成攝像的漏洞，甚至影響攝像。對(duì)于無(wú)人機(jī)的低空攝影測(cè)量，其彎曲度應(yīng)滿足小于3%。對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，其最大的彎曲度為0.3214%，符合要求，表明無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中直線性飛行狀態(tài)良好。4. 航帶內(nèi)最大高差對(duì)于無(wú)人機(jī)，在攝像過(guò)程中，由于受到環(huán)境的影響，使得實(shí)際飛行的航高偏離預(yù)設(shè)航高，產(chǎn)生航帶的高差。如果相鄰像片的航高相差太大，會(huì)影響像對(duì)的立體觀察。一般來(lái)講，對(duì)于無(wú)人機(jī)的低空攝影測(cè)

24、量成圖，當(dāng)處于同一航線時(shí)，航帶高差應(yīng)小于30m，對(duì)于最大的航高和最小航高之間的差應(yīng)低于50m，實(shí)際與預(yù)設(shè)之間的航高應(yīng)低于50m，才能獲得所需要的較精確的圖像。對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，其相鄰像片間最大的航高為6.384m，最大與最小航高間的差為8.738m，符合攝像需求（二）測(cè)區(qū)像片控制點(diǎn)的分布從航測(cè)內(nèi)業(yè)測(cè)圖的需求看，航測(cè)外業(yè)測(cè)定的像片控制點(diǎn)共三種：像片平面控制點(diǎn)（平面點(diǎn)），在野外只需測(cè)量它的平面坐標(biāo)；像片高程控制點(diǎn)（高程點(diǎn)），在野外需測(cè)量其高程；像片平面高程控制點(diǎn)（平高點(diǎn)），在野外需測(cè)量平面和高程坐標(biāo)。像片控制點(diǎn)的聯(lián)測(cè)是根據(jù)大地點(diǎn)及其它控制點(diǎn)測(cè)量像片控制點(diǎn)坐標(biāo)的過(guò)程。在地形測(cè)量中，有關(guān)測(cè)量地形控制點(diǎn)的

25、方法和精度要求，大都適用于像控點(diǎn)坐標(biāo)的量測(cè)。根據(jù)航測(cè)內(nèi)外業(yè)成圖精度的要求，像片控制點(diǎn)布設(shè)的基本要求主要包括：（1）像片控制點(diǎn)通常按航線或區(qū)域網(wǎng)的方法全測(cè)區(qū)統(tǒng)一布設(shè)，不受單個(gè)圖幅的限制。（2）盡量在相鄰像對(duì)和相鄰航線之間的重疊區(qū)域布設(shè)像片控制點(diǎn)。因航線旁向重疊過(guò)小、地形條件或像片不清晰，導(dǎo)致像片控制點(diǎn)在相鄰航線間不能公用時(shí)，需要分別布點(diǎn)。（3）布設(shè)在同一位置的像片平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)，盡量統(tǒng)一量測(cè)成平高點(diǎn)。（4）應(yīng)選取像片上的不易損壞、固定、易于定位和量測(cè)的明顯目標(biāo)點(diǎn)作為像片控制點(diǎn)，保證刺點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性和可靠性。（5）對(duì)于困難地區(qū)（如森林、沙漠、水域等），在無(wú)人機(jī)航拍獲取影像前，應(yīng)當(dāng)制作明顯的

26、地面標(biāo)志，有利于像片控制點(diǎn)的布設(shè)和量測(cè)，以提高其量測(cè)和刺點(diǎn)的精確性和可靠性。（6）像片控制點(diǎn)應(yīng)盡量在航向三片重疊和旁向重疊中線附近。主要目的使像片控制點(diǎn)在相鄰像片、像對(duì)和航線間能公用，減少外業(yè)布點(diǎn)的數(shù)量，加內(nèi)業(yè)刺點(diǎn)次數(shù)，提高內(nèi)業(yè)成圖精度。（7）像片控制點(diǎn)盡量不要布設(shè)在像片邊緣。因物鏡鏡頭的分解力、感光材料的伸縮變形和投影誤差、傾斜誤差、底片壓平等因素的影響。使得像片邊緣產(chǎn)生的影像變形和像點(diǎn)移位，都比像片中心要大，并且影像邊緣部分清晰度差，導(dǎo)致像片控制點(diǎn)的判讀、刺點(diǎn)和量測(cè)困難。（8）位于測(cè)區(qū)邊緣和非連續(xù)作業(yè)的待測(cè)圖邊的像片控制點(diǎn)，需要布設(shè)在圖廓線外，保證成圖滿幅。參照CH/Z 3003-2010

27、規(guī)范，按照不同成圖比例尺平面檢查點(diǎn)和高程檢查點(diǎn)的限差要求，確定像片控制點(diǎn)航向和旁向基線數(shù)跨度，完成布點(diǎn)。像片控制點(diǎn)航向基線數(shù)跨度估算公式： （2-4） （2-5）式中：為空三加密點(diǎn)的平面中誤差，單位為mm；為空三加密點(diǎn)的高程中誤差，單位為mm；K為像片放大成圖的倍數(shù)；H為相對(duì)航高，單位為mm；b為像片基線長(zhǎng)度，單位為mm; 為視差量測(cè)的單位權(quán)中誤差，單位為mm；n為航線方向相鄰平面控制點(diǎn)的間隔基線數(shù)。旁向相鄰平面控制點(diǎn)的航線跨度不超過(guò)表2-2的規(guī)定。表2-2 旁向相鄰平面控制點(diǎn)的航線跨度比例尺航線數(shù)1:5004-51:10004-51:20005-6對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，根據(jù)以上公式，在此區(qū)域布設(shè)了

28、30個(gè)像控點(diǎn)，布設(shè)采用：首先是確保每張像片都包含有像控點(diǎn)；像控點(diǎn)的航向間隔基線數(shù)小于4條，旁向的間隔基數(shù)小于2條；確保布設(shè)的像控點(diǎn)能有效的控制成圖范圍，選刺選在航向或者是旁向重疊的6片范圍內(nèi)，并確保相鄰片圖像清晰。對(duì)于像控點(diǎn)的測(cè)量采用GPS RTK（1+N）的方法。（三）精度分析成圖精度分析由理論精度分析和實(shí)際精度分析兩部分組成，前者包括像點(diǎn)精度、定向點(diǎn)精度及檢查點(diǎn)精度，空中三角測(cè)量自由網(wǎng)平差后，可獲取各測(cè)區(qū)像點(diǎn)誤差，然后對(duì)像點(diǎn)殘差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并由此獲知像點(diǎn)精度，野外實(shí)測(cè)坐標(biāo)值和加密坐標(biāo)值的的差值即為定向點(diǎn)和檢查點(diǎn)的誤差，加密坐標(biāo)值由外方位定向元素與對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)決定，需要測(cè)定各點(diǎn)平面中誤差及最

29、大誤差、高程中誤差及最大誤差，實(shí)際上采用的是 GPS RTK模式測(cè)量法， 在實(shí)際精度分析中仍可采用該方法。 地形圖實(shí)際精度以真實(shí)坐標(biāo)為參考依據(jù)，需要標(biāo)明各測(cè)區(qū)地形圖中的平面檢查點(diǎn)及高程檢測(cè)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，前者包括房屋角及各平面拐角等明顯點(diǎn)，后者包括屋頂、各平面等，借助 VirtuoZo軟件觀測(cè)可獲取立體數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)各觀測(cè)坐標(biāo)的檢測(cè)，可對(duì)平面和高程精度存在的誤差做出評(píng)判，若能獲得 DOM 對(duì)應(yīng)檢查點(diǎn)坐標(biāo)值之間的差值，還可對(duì) DOM 的精度做出評(píng)判，在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中， 飛行質(zhì)量、獲取的影像質(zhì)量、地面分辨率、空三加密精度等因素均會(huì)對(duì)成圖精度造成一定的影像，最終影響到DLG 和 DOM 數(shù)字產(chǎn)品的

30、精度。根據(jù)地理信息數(shù)字成果中關(guān)于數(shù)字線化圖精度的設(shè)定，在 1: 500、1: 1000、1: 2000 數(shù)字線化圖要求下，所獲得的成圖精度也不同，為提高測(cè)區(qū)高程成圖精度，多采用二次多項(xiàng)式曲線數(shù)學(xué)模型對(duì)各高程點(diǎn)進(jìn)行線性擬合，以此來(lái)改善地形圖高程精度。1. 理論精度分析對(duì)于空三加密的像點(diǎn)精度來(lái)講，該地區(qū)的三角測(cè)量的自由網(wǎng)平差后，像點(diǎn)中誤差為0.0028mm，依據(jù)像點(diǎn)的殘差統(tǒng)計(jì)圖可知，大多數(shù)是小于1/3像素，只有極少部分在1/32/3之間。對(duì)于空三加密的定向點(diǎn)以及檢測(cè)點(diǎn)的精度，是基本定向點(diǎn)與檢查點(diǎn)的誤差作為野外的實(shí)測(cè)坐標(biāo)與外方位定向元素和對(duì)應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)的差值。對(duì)于該地區(qū)的基本定向點(diǎn)來(lái)講，平面坐標(biāo)，中誤

31、差為0.0953m，最大誤差為0.1847m，高程來(lái)講，中誤差為0.0896m，誤差最大值為0.1957m；以檢測(cè)點(diǎn)來(lái)講，平面坐標(biāo)，中誤差為0.1655m，最大誤差為0.3602m，高程來(lái)講，中誤差為0.2402m，最大誤差為0.3857m。2. 實(shí)際地形圖精度分析利用GPS RTK（1+N）對(duì)該地區(qū)的平面檢查點(diǎn)以及高程的檢查點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并把此作為真實(shí)的坐標(biāo)測(cè)評(píng)地形圖，利用VirtuoZo采集系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，可獲得該地區(qū)地形圖的觀測(cè)坐標(biāo)，利用二者的中誤差作為平面和高程精度的判斷指標(biāo)。對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，其平面檢查點(diǎn)有91個(gè)，高程檢查點(diǎn)有65個(gè)。此區(qū)域平面檢查點(diǎn)的平面精度統(tǒng)計(jì)如表2-3。表2-3

32、 該區(qū)域平面檢查點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)/米點(diǎn)號(hào)實(shí)測(cè)X實(shí)測(cè)Y量測(cè)X量測(cè)Y1513072.6313787892.393513072.5033787892.2820.1280.1110.1702513145.7403787835.047513145.6983787834.8640.0420.1830.1873513020.7183787680.992513020.8483787680.967-0.1300.0250.1324512930.5583787729.075512930.7303787728.981-0.1720.0950.1975513259.2833787750.176513259.25637877

33、50.2680.027-0.0920.0976513134.7393787628.1513787628.1513787627.960-0.2960.1910.3537513058.4003787574.876513058.5683787574.758-0.1680.1180.20691513344.6423788004.266513344.7013788004.043-0.0590.2230.231對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，其平面精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果為：在X方向上，中誤差為0.154m，正向最大誤差為0.351m，負(fù)向最大誤差為-0.330m；Y方向，中誤差是0.140m，正向和負(fù)向的最大誤差分別為0.317m

34、和 -0.391m；對(duì)于平面坐標(biāo)來(lái)講，其中誤差為0.208m，誤差最大值為0.409m。對(duì)于高程點(diǎn)來(lái)講，為了提高高程精度，一般采用多項(xiàng)式的曲線形式進(jìn)行數(shù)學(xué)建模用于改正高程值，并通過(guò)最小二乘法進(jìn)行實(shí)際曲線的擬合。設(shè)野外實(shí)測(cè)的搞成檢查點(diǎn)坐標(biāo)為Z，立體平臺(tái)下測(cè)量的高程檢查點(diǎn)坐標(biāo)為，當(dāng)量者不符時(shí)，則不符值為,以為高程坐標(biāo)改正值，其二次多項(xiàng)式為： （2-6）式中待定系數(shù)有3個(gè)，從高程檢查點(diǎn)中選取至少 3 個(gè)高程檢查點(diǎn)來(lái)解求。當(dāng)有多余觀察值時(shí)，列出二次多項(xiàng)式的誤差方程式，利用間接平差方法求取改正參數(shù)，此時(shí)為觀測(cè)值，則有： （2-7）對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，選取17個(gè)精度較高的高程點(diǎn)進(jìn)行二乘法求解，并對(duì)剩下的48個(gè)

35、點(diǎn)進(jìn)行高程的改正。對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，高程擬合前，其中誤差為0.295m，誤差最大值為-0.642m；高程改正后，中誤差變?yōu)?.211m，誤差最大值為-0.521m，整體講，高程精度提高了0.285倍。高程檢查點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)如表2-4表2-4 高程檢查點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)/米點(diǎn)號(hào)實(shí)測(cè)高程量測(cè)高程改正后高程改正前誤差改正后誤差151.88751.67851.874-0.209-0.013252.38152.28951.874-0.0920.107351.57951.43651.631-0.1430.052451.04550.90551.097-0.1400.052546.94346.58246.746-0.361

36、-0.197646.84346.61846.782-0.225-0.061746.89346.72946.894-0.1640.001846.22045.86546.023-0.355-0.1974840.26240.01340.106-0.249-0.1563. DOM實(shí)際精度分析對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，有98個(gè)DOM檢查點(diǎn)，通過(guò)野外的實(shí)測(cè)平面檢查點(diǎn)坐標(biāo)與量測(cè)的DOM檢查點(diǎn)坐標(biāo)做差，其差值以及中誤差用于評(píng)定DOM的實(shí)際精度。DOM 檢查點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)如表2-5。表2-5 DOM 檢查點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)點(diǎn)號(hào)實(shí)測(cè)X實(shí)測(cè)YDOM XDOM Y1513020.1653787881.041513020.179378788

37、0.973-0.0140.0680.0692513072.6313787892.393513072.5753787892.3940.056-0.0010.0563513121.4653787861.471513121.4383787861.3670.0270.1040.1084513145.7403787835.047513145.7433787834.954-0.0030.0930.0935513020.7183787680.992513020.6823787680.9460.0360.0460.0586512964.7363787713.367512964.7253787713.2320.

38、0110.1350.1367512930.5583787729.075512930.5843787729.156-0.026-0.0810.08598513101.8213787913.727513101.8873787913.726-0.0660.0010.066對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，利用其統(tǒng)計(jì)表，可知DOM精度的統(tǒng)計(jì)為：在X方向上，中誤差為0.043m，誤差最大值為-0.121m；在Y方向上，中誤差為0.053m，誤差極大值為0.135m；對(duì)于平面坐標(biāo)來(lái)講，其中誤差為0.068m，誤差最大值為0.136m。依據(jù)基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果 1:500、1:1000 和 1:2000 數(shù)字線化圖精度要求，

39、1:500、1:1000 和 1:2000 平原地區(qū)數(shù)字線化圖和數(shù)字正射影像平面精度要求分別為： 0.3m、 0.6m和 1.2m，地形圖高程精度要求分別為： 0.2m、 0.2m 和 0.4m。結(jié)果表明：該觀測(cè)區(qū) DOM精度都能滿足1:1000 比例尺的精度要求?？芍?，像片航高即影像地面分辨率的大小對(duì) DOM 數(shù)字產(chǎn)品的精度影響很大。結(jié)論及展望（一）結(jié)論隨著各領(lǐng)域信息化、數(shù)字化建設(shè)進(jìn)程的日益加快，對(duì)信息數(shù)據(jù)的需求越來(lái)越迫切，尤其是測(cè)繪行業(yè)，其對(duì)高分辨遙感影像的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性也提出了更高的要求，無(wú)人機(jī)低空數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)是集成無(wú)人機(jī)、攝影測(cè)量、遙測(cè)、通訊、3S 以及慣性導(dǎo)航測(cè)量等前沿新技術(shù)為一體的空間信息獲取系統(tǒng)，具有“三高一低”的特點(diǎn)，即高機(jī)動(dòng)性、高分辨率、高度集成和低成本，已成功應(yīng)用于制作區(qū)域大比例尺地形圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像等數(shù)字產(chǎn)品，使快速獲取國(guó)土、資源、環(huán)境等地理信息的空間要素成為了可能，已成為地理信息空間數(shù)據(jù)獲取的重要技術(shù)手段之一。本文在介紹無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)以及關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了低空攝影測(cè)量成圖的精度分析，包括成圖的影響因素：影像的重疊度，像片旋偏角，航帶彎曲度以及航帶內(nèi)最大高差。并以廣西某大學(xué)某校區(qū)為例，詳細(xì)介紹了成圖的精度水平分析。希望通過(guò)本文的分析，為相關(guān)人員進(jìn)行無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量提供借鑒和參考。（二）展望在本文研究