淺談無人機航空攝影測量空三加密精度分析

李文昌

摘要：隨著社會的發展，我國的測繪工程建設的發展也有了改善。借助全數字化的攝影測量系統實行空三加密技術有著高度自動化等諸多特點，其目前也得到了工作站當中各個部門的廣泛應用，就現階段的應用情況來看，它已經使得相關工作效率得到了顯著提升。為此，文章就對當前無人機航空攝影測量空三加密技術的應用現狀進行了深入分析，同時闡述了其生產的流程，希望借此可以使空三加密技術的精度得到進一步提升。

關鍵詞：無人機航空攝影測量;空三加密;精度分析

1 無人機航空攝影測量空三加密的闡述

實際上空三加密就是空中三角測量，該技術能夠借助極少的控制點物方還有像方坐標，求出未知點具體的坐標，并以此使得模型之中已知點的數量能夠提升至四個乃至更多，同時通過上述已知點還可以進一步分析與研究位于影像外方向上的各種元素。倘若空三加密精度達不到標準，那么便極有可能會出現航空攝影測量外業像控點的量測以及航飛環節被迫返工等情況，從而導致航空攝影測量內業的后續流程無法正常進行。相較于傳統的航空攝影測量，應用無人機進行航空攝影測量所需要投入的成本較少，并且時效性也要更強，其近些年在繪制地形圖以及三維建模等工作當中得到了極為廣泛的運用。然而，凡事皆有弊端，該技術同樣也不例外，例如影像畸變較大、姿態的穩定性不夠以及基高比偏小、高程的精度較低與模型的切換過于頻繁等等。當前我國市場上還未出現一款可以完全解決上述所有問題的無人機航空攝影測量空三加密軟件，現有的精度幾乎無法滿足我國傳統航測的標準與要求。

2 數據與研究方法

2.1 數據獲取

首先，選取了圖書館側面的拐點，道路交叉點等20個控制點，然后使用DronesMap軟件進行航線設計，通過全景圖查看收藏位置并獲取實景圖，預覽最佳航拍點。飛行前設定相關參數，保證有效的航向和旁向重疊，旁向重疊度設置為15%—60%，最小不小于8%，航向重疊度設置為60%—80%，最小不應小于53%。最后基于2次正攝和6次傾斜攝影的飛行路線拍攝到162張建筑物序列影像。將本次拍攝的影像數據分為兩組，數據一和數據二的拍攝高度和影像數量均有差異，數據一的航拍高度和影像數量均大于數據二，數據源的差異便于后期對建模影響因素的分析。

2.2 研究方法

本文研究步驟如下：1）以無人機獲取的影像為數據源，通過PIX4D軟件篩選出有效數據;2）利用控制點建立航片和地物的對應關系，自動進行空中三角測量、光束區域網平差;3）相機自動校驗后，進行點云加密，生成高密度和精細的三維點云，然后快速生成三角網格;4）在PIX4D自動亮度和顏色校正后，結合圖像坐標系、地理定位和方向、相機的型號完成帶有紋理的建筑物三維建模。

3 優化與完善相機的檢校方式

目前，絕大多數的生產單位在無人機的航空攝影測量生產工作中，所使用的均為非量測相機，而為了能夠取得一個理想的航測精度，對非量測相機做必要的檢校便成為了其中一個必不可少的環節，而且非量測相機的畸變差參數穩定性較差，因此需要隔一段時間便對其進行一次全面的檢校。現階段，主要借助比較一下幾種方案來對相機檢校實施的具體方案進行確定。

3.1 相機的自檢較

自檢較其實就是指借助定焦相機內部鏡頭自身的光學結構并不會因主距轉變而隨之發生改變的特點，利用預檢校獲取內方位元素的具體變化規律，以此來盡可能的減少在檢校過程中未知數出現的數量，最終實現模型簡化等目標。在無需構建檢校場的基礎上，僅通過目標附近的影響以及影像間對應的關系便可完成相機檢校，此類方案成本較低，整體操作也相對簡單，只需要使用一些軟件與影響便可完成，然而在經過了項目實驗之后發現，這一方案最大的弊端即穩健性低，空三機密技術的精度幾乎得不到有效的提升，只適用于相機參數相對準確的影像之中，倘若相機的參數已經發生了明顯變化，那么優化的最終結果往往會與預期存在較大出入。

3.2 物理檢校

經實現發現，通過這一方案所得到的參數相對準確，借助該相機的檢校參數可以讓空三加密精度得到大幅提升。然而這一方法同樣也有一些不足之處，例如整體的費用偏高，耗費的時間相對較長，極有可能會對其它的項目航攝產生影響，而且還需要投入大量資金相機在運送工作中，并且運送風險也極高。

3.3 依據測區的特點對軟件配置進行優化

3.3.1? Pixelgrid軟件

就目前來看，Pixelgrid軟件在我國現有的空三軟件中處于絕對的領先地位，因為它有著極為可靠的穩定性，同時也可以對其質量進行適當控制，所以目前被廣泛應用到了航測領域中的信息處理工作中。在借助Pixelgrid軟件處理相關的航測數據時，軟件對于步驟進行了極為細致的劃分，程序整體較為穩定、任何一個環節均可以進行質量控制以及人工干預、對于無人機的飛行姿態無嚴格要求是其優點，而其缺點則為數據處理效率較低、自動化水平較弱以及無法達到項目的工期標準等。

3.3.2? Inpho軟件

相較于Pixelgrid軟件，Inpho的表現更為出色，它是目前國際上極為先進且可靠的一個數據信息處理系統。極高的自動化水平與匹配精度是Inpho軟件最突出的優點，而其缺點也同樣顯著，例如對地物紋理還有無人機在飛行狀態下的姿態等有著極高的要求，在條件較差的測量區域中錯誤匹配的概率明顯增加等。除此之外，該軟件所需的人工干預量比較少，很難保證在困難區域的加密精度。在傳統航空攝影測量工作中，往往使用一個軟件來進行空三加密，因此經常會出現返工現象還有點位中的誤差超過限制等情況。

4 結語

本篇文章對無人機航空攝影測量空三加密技術進行了深入分析，同時還對提高其精度的方法進行了研究，借助對比不同的相機檢校方案，結合精度、成本投入還有效率等因素，對軟件組合以及配置等進行了科學優化，最終實現了對傳統的空三加密方案的優化與完善。在經過了一段時間的時間應用之后，發現完成優化工作的空三加密技術能夠有效解決無人機航空攝影測量工作中存在的精度偏低等問題，而且空三結果可以滿足由國家制定的1：1000與1：2000地形圖的精度標準，進而讓航測的成圖精度得到了進一步提升。總而言之，本篇文章給無人機航空攝影測量成圖等工作提供了全新的思路以及較為科學的方案，希望借此能夠為相關的工作人員提供一定的幫助。除此之外，我們堅信相信隨著互聯網與計算機技術不斷地完善與發展，未來測量的速度還有精度必將得到顯著提升，從而促使測繪從數字化逐漸轉變為信息化，最終在我國的國民建設工作中展現出無可替代的作用。

參考文獻：

[1]李歡.低空無人機傾斜攝影測量成果精度研究[J].甘肅科學學報，2020，32（02）：27-33.

[2]張富蘭.無人機航空攝影測量在河道地形圖測繪中的應用[J].智能城市，2019，5（06）：51-52.

（作者單位：西安大地測繪股份有限公司）