關(guān)于無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控的探討

【摘要】本文主要針對無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控展開分析，思考了無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控的主要內(nèi)容和關(guān)鍵點，并對無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控的方法和措施進(jìn)行了總結(jié)，可供今后的無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控工作參考。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī)航測系統(tǒng);外業(yè)像控

1、傳統(tǒng)測繪存在的缺點

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，航測數(shù)字化成圖已成為我國城市測繪的一種主要手段，而隨著航空攝影測量在各個測繪應(yīng)用領(lǐng)域的普及，關(guān)于影像像控點的測量任務(wù)在各生產(chǎn)單位也日趨增多。像控點測量是指根據(jù)像片上內(nèi)業(yè)的布點方案，在實地根據(jù)影像的灰度和形狀找到并確定像控點的位置，測量并記錄該點平面坐標(biāo)及其高程。目前像控作業(yè)基本采用GPS進(jìn)行測量，GPS定位技術(shù)以其靈活方便、作業(yè)周期短、勞動強(qiáng)度低等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于諸多測繪領(lǐng)域，極大地提高了工作效率。但是像控數(shù)據(jù)的載體卻仍舊停留于紙質(zhì)。這樣的工作模式會產(chǎn)生一系列的問題：

1.1相片存在著洗印成本，查找和管理均不便。

1.2不同的作業(yè)小組有可能會用到同一張相片，存在受相片資源限制，影響工作進(jìn)度。

1.3紙質(zhì)的影像，不可能放得很大，影像細(xì)節(jié)常常難以辨認(rèn)，影響刺點精度，甚至導(dǎo)致返工。同時也會帶來內(nèi)業(yè)判讀的不便。

1.4作業(yè)小組回到室內(nèi)還需要重辨認(rèn)，繪制。產(chǎn)生了重復(fù)勞動的中間環(huán)節(jié)，也增加了成果質(zhì)量不高的風(fēng)險。為了解決以上問題，提出通過實行航測外業(yè)作業(yè)數(shù)字化，以節(jié)約成本，簡化作業(yè)流程，提高成果精度，真正達(dá)到航測內(nèi)外業(yè)一體化的目的。

2、無人機(jī)在工程項目使用驗收方面的應(yīng)用實踐

無人機(jī)飛行員在驗收現(xiàn)場用無人機(jī)獲取相關(guān)部位照片數(shù)據(jù)。主要通過固定航線采集現(xiàn)場，然后通過傾斜攝影方式分5個角度采集房屋立面照片數(shù)據(jù)，采集足夠的照片數(shù)據(jù)才能制作出樓房的立體模型。

將采集的照片數(shù)據(jù)用3D建模軟件制作成立體模型。模型建成后可任意轉(zhuǎn)換角度，對圖片進(jìn)行放大、縮小操作，因圖片格式均為4000*3000像素的高清圖片，所以無論如何放大都不會降低圖片質(zhì)量。

對航拍獲得的高清圖片通過PIX4D軟件生成3D模型，用LSV、Smart3D軟件進(jìn)行相關(guān)部位測量，測量方式支持任意兩點取值，斷點取值、面積讀數(shù)以及不規(guī)則圖型生成面積多種形式，滿足不同數(shù)據(jù)測量需求。關(guān)于數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性，經(jīng)施工、審價單位提供的工程結(jié)算數(shù)據(jù)及“中心”工程師現(xiàn)場測量驗證，3D模型測量數(shù)據(jù)與實地測量數(shù)據(jù)誤差在±0.30m之內(nèi)，符合《攝影測量與遙感測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽檢實施細(xì)則》第5.7.4.2條中點位精度、間距精度分別為±0.30m與±0.27m的規(guī)定。

目前，無人機(jī)項目通過理論到使用現(xiàn)場拍攝的實踐中不斷摸索經(jīng)驗，查找漏洞，驗算數(shù)據(jù)，經(jīng)過多次飛行、測算、對比，經(jīng)過大量實踐能做到覆蓋密度高，精確度高，易保存，易調(diào)取，影像高清，勘察效果好，時效高等絕對優(yōu)勢。

對無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控點精度進(jìn)行分析時一般會使用誤差統(tǒng)計的方法，對各個測試模型中平差后控制點的檢查點的精度進(jìn)行統(tǒng)計和分析。在使用誤差分析法時常有的指標(biāo)有五個，分別為：平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、中誤差、粗差剔除和最大值。首先，平均值是對樣本平均值的估算;然后是標(biāo)準(zhǔn)差，標(biāo)準(zhǔn)差是估算出總體的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以平均值為參照標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)離散程度。其次，中誤差的計算是在同一觀測條件下對一組真誤差平方中數(shù)求平方根。再次，進(jìn)行粗差剔除時一般以正態(tài)分布為標(biāo)準(zhǔn)，使用觀測值的95%概率對誤差做粗差剔除。最后，最大值的選取一般是建立在粗差剔除基礎(chǔ)上的，將已經(jīng)完成粗差剔除的控制點和檢查點進(jìn)行對比，數(shù)值大的將被視作最大值。

3、無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控點布設(shè)與精度分析

3.1無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控點布設(shè)

利用無人機(jī)航測系統(tǒng)進(jìn)行航攝外業(yè)布點一般包含測量部位全部位全景布點和具體施工部位布點兩種形式。因無人機(jī)拍攝影像分辨率高，飛行時效快，利用前者所布設(shè)的像控點具有精度高、測量范圍廣的特點，方便施工面其他部位的觀測及輔助，所以使用的比較多;使用后者布設(shè)則是通過測定少量控制點作為內(nèi)業(yè)加密的基礎(chǔ)，效率低，影像數(shù)據(jù)單一，是不建議的無人機(jī)航測的布點方式。

在利用無人機(jī)進(jìn)行航測時，像控點的布設(shè)對于后續(xù)精度的分析有十分重要的作用。在布設(shè)外業(yè)像控點時，根據(jù)其稀疏程度有4種方案。第一種是在測區(qū)的4個角落各布設(shè)一個測控點，總共布設(shè)4個;第二種是將12個測控點平均布設(shè)在3排，每排4個;第三種是將16個測控點平均布設(shè)在4排，每排4個;最后一種是將28個測控點平均布設(shè)在7排，每排4個。那么通過測算檢查點與加密點之間的精度就可以評價出一個測區(qū)平差結(jié)果。

3.2無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控點精度分析

3.2.1精度分析指標(biāo)

在對無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控點精度進(jìn)行分析時一般會使用誤差統(tǒng)計的方法，對各個測試模型中平差后控制點的檢查點的精度進(jìn)行統(tǒng)計和分析。在使用誤差分析法時常有的指標(biāo)有5個，分別為：平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、中誤差、粗差剔除和最大值。首先，平均值是對樣本平均值的估算，其公式為：? ;然后是標(biāo)準(zhǔn)差，標(biāo)準(zhǔn)差是估算出總體的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以平均值為參照標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)離散程度，標(biāo)準(zhǔn)差的公式為? 。其次，中誤差的計算是在同一觀測條件下對一組真誤差平方中數(shù)求平方根，求中誤差公式? 中，m的單位為米，是檢查點的中誤差值，n是需要評定精度的所有檢查點的數(shù)量之和，△單位為米，是對檢查點進(jìn)行實測后所得數(shù)值與計算值的誤差。再次，進(jìn)行粗差剔除時一般以正態(tài)分布為標(biāo)準(zhǔn)，使用觀測值的95%概率對誤差做粗差剔除。最后，最大值的選取一般是建立在粗差剔除基礎(chǔ)上的，將已經(jīng)完成粗差剔除的控制點和檢查點進(jìn)行對比，數(shù)值大的將被視作最大值。

3.2.2精度分析注意事項

在對無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控的精度進(jìn)行分析時應(yīng)注意要滿足航測內(nèi)業(yè)的精度要求。若無法達(dá)到航測內(nèi)業(yè)精度的要求，可在對測區(qū)的自由網(wǎng)進(jìn)行平差后，通過向外業(yè)加入控制點，其平面精度就可以達(dá)到1∶2000，接近1∶1000的航測內(nèi)業(yè)精度要求。

結(jié)語：

綜上所述，本文對無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控的具體的方法和措施進(jìn)行了總結(jié)，提出了一些比較可行的方法和對策，并針對無人機(jī)航測系統(tǒng)外業(yè)像控的具體的應(yīng)用方案進(jìn)行了總結(jié)，可供參考。

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作者簡介：

王晶，齊齊哈爾市房屋維修資金管理中心，黑龍江齊齊哈爾。