淺析控制點布設(shè)對無人機影像空三精度的影響

李煒宏

摘 要：當(dāng)前，無人機航空攝影以其靈活便捷、影像時效性高等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過試驗分析，探討了控制點布設(shè)對無人機影像空三精度的影響，旨在為無人機航空攝影的推廣應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：控制點布設(shè)；無人機影像；精度

中圖分類號：P231 文獻標(biāo)志碼：A

隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展以及遙感技術(shù)的不斷進步，無人機遙感作為一種高時效性、高分辨率的遙感技術(shù)，在資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、新農(nóng)村建設(shè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。但是，在無人機遙感技術(shù)實際應(yīng)用中，存在著影像畸變差大、像幅小、控制點布設(shè)數(shù)量大等問題，如何有效布設(shè)控制點成為當(dāng)前的一個重點課題。

1 無人機航攝的技術(shù)以及相關(guān)數(shù)據(jù)處理

在試驗區(qū)內(nèi)部，相關(guān)設(shè)施主要有道路、電力線、施工區(qū)、通信線以及農(nóng)田等。該試驗區(qū)的面積大約在4.84km2左右。高度差往往保持在70m左右。文章航攝主要借助數(shù)碼像機（型號：Canon 5D MarkIII）搭配UV20固定翼無人機，像機以及無人機參數(shù)見表1。

在無人機航攝時，相關(guān)快門的定點曝光借助飛控系統(tǒng)的控制功能，在無窮遠處固定對焦環(huán)，同時對相機內(nèi)方位加以鎖定，利用固定光圈，將物鏡畸變的相關(guān)參數(shù)進行統(tǒng)一，確保相關(guān)檢校報告能保持嚴(yán)謹性，同時在二軸云臺上安裝相機，保持其穩(wěn)定性。

計算航攝因子以及規(guī)劃相關(guān)航線以圖比例尺（1∶1000）為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)9cm設(shè)計飛行地面分辨率，選取原始相片137張，同時相關(guān)航線布設(shè)5條即可，具體見表2。

通常來說，雙頻GNSS接收機搭載在無人機上，并且像機曝光時，會對BDS、GLONASS與GPS的信號全程記錄。在獲得每個攝站三維空間坐標(biāo)時，可以使用離線精密單點定位（PPP）處理相關(guān)數(shù)據(jù)。

空中三角測量可以使用GPS輔助，以測量加密精度為基礎(chǔ)，PPP定位中的攝站三維坐標(biāo)由地面控制點代替，GPS平差輔助各法區(qū)域網(wǎng)的光束。該項技術(shù)能減少無人機在計算地面控制點時的數(shù)量，能平差各航攝數(shù)據(jù)區(qū)域網(wǎng)，從而有效解決GPS數(shù)據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)的基準(zhǔn)誤差等問題。攝站坐標(biāo)以及相應(yīng)的投影中心關(guān)系需要通過數(shù)學(xué)模型（GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差）而確立，各種系統(tǒng)誤差發(fā)生改變后，對校光束法區(qū)域網(wǎng)平差進行自主檢查，并且?guī)?quán)觀測攝站坐標(biāo)，進而會有一個基礎(chǔ)誤差方程（1）：

（1）

式（1）中，像點、地面控制點、自檢校虛擬參數(shù)以及攝站坐標(biāo)觀察值分別通過Vx、Vc、Vs、Vg改正數(shù)，相關(guān)數(shù)據(jù)通過無人機稀少控制空三平臺計算，并且使用HAT進行加密和空三平差相應(yīng)的內(nèi)業(yè)點。該無人機利用GPS進行聯(lián)合平差，通過適當(dāng)?shù)目刂泣c能在最大程度上逐漸完成相關(guān)區(qū)域空三加密。處理數(shù)據(jù)時，采用GPS RTK方法，最大限度地聯(lián)測所有控制點（包括基本定向點和檢查點），確保相關(guān)精度更加規(guī)范化。

2 分析空三精度以及像控點布設(shè)方案

每條航線的布設(shè)是以旁向方向像控點為基礎(chǔ)，相關(guān)方案是按照4種像控點布設(shè)方案合理控制航向方向。該方案的設(shè)計是從少到多的思路，首先設(shè)置4個定向點在四角布周圍，確保定向點數(shù)量可依次增加，不同方案的產(chǎn)生需進行像控點布設(shè)，在測區(qū)檢查點設(shè)置時，部位分布情況與對應(yīng)數(shù)量詳見表3。

在像控點布設(shè)方案中，需要進行空三平差，同時需要對空三平差精度及誤差進行統(tǒng)計，見表4。誤差公式（2）計算方式如下。

（2）

式（2）中各字母含義：m表示中誤差，Δ表示較差坐標(biāo)，兩者的單位都以米表示。

從上述結(jié)果可以得出結(jié)論：

（1）一般情況下，空三平差需要首末4～6個控制點，相關(guān)的精度基本上保持恰當(dāng)；增加控制點到測區(qū)中間，很難改善平面位置精度。但是，讓高程精度得以改善，滿足高程精度實際規(guī)范要求，讓中平原（GB/T 7930—2008）和丘陵得以實現(xiàn)。

（2）實施六基線方案控制點布設(shè)時，可使平面和高程的精度顯著提高，進而達到國家規(guī)定的具體要求。

結(jié)語

總的來說，傳統(tǒng)航空遙感技術(shù)已不能適應(yīng)時代的發(fā)展需求，無人機遙感技術(shù)能彌補其缺陷，同時被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，因此人們越來越重視控制點布設(shè)問題。本文分析了控制點布設(shè)對無人機影像空三精度的影響，說明布設(shè)控制點并不是數(shù)量越多，效果越顯著，而是以實際工程為基礎(chǔ)，確保各項布設(shè)控制點比較合理，從而為控制點布設(shè)方案經(jīng)濟有效性提供可靠性保障。

參考文獻

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