無人機航攝影響生產大比例尺測圖誤差分析及改善措施

張佑林

摘? 要：無人機航攝技術在測繪領域具有非常重要的地位，為了提高無人機航攝影像數據獲取質量，需要計算航攝因子、科學規劃航攝線路、計算各個區域航線參數、構建控制網等，在使用無人機航攝生產大比例尺測圖時，需要經歷多個環節，每個環節出現偏差，都會造成大比例尺地形圖質量的降低，為此，必須要采取有效措施控制各個環節的生產誤差，選取適宜的天氣進行航攝工作、采用質量更好的無人機、提高無人機設備的硬件配置、強化工作人員的專業水平與實踐操作能力、采用集成軟件，減少軟件平臺轉接過程中產生的偏差。

關鍵詞：無人機航攝? 大比例尺? 測圖? 誤差

中圖分類號：P231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）07（b）-0029-03

Abstract： Drone aerial photography technology has a very important position in the field of surveying and mapping. In order to improve the quality of UAV aerial photography data acquisition， it is necessary to calculate aerial photography factors， scientifically plan aerial photography routes， calculate the regional route parameters， and construct control networks. When using drone aerial photography to produce large-scale mapping， it needs to go through multiple links， and deviations in each link will cause the quality of the large-scale topographic map to be reduced. Therefore， effective measures must be taken to control the production errors of each link ， Select the appropriate weather for aerial photography， use better quality drones， improve the hardware configuration of the drone equipment， strengthen the professional level and practical operation capabilities of the staff， use integrated software to reduce the process of software platform transfer deviations.

Key Words： Drone aerial photography; Large scale; Mapping;Error

伴隨著我國科學技術水平的不斷發展，測繪領域也取得了許多技術性突破，其中無人機航攝遙感系統就是非常重要的一項技術，在測繪領域獲得了廣泛的應用。無人機航攝遙感技術在國土調查、緊急測繪以及復雜地形等方面測繪中發揮了重要的作用。通過無人機航攝系統的應用，能夠迅速地將地面影像數據傳輸到計算機系統中，結合專業的輔助軟件可以轉化成DOM、DEM以及DSM等諸多產品。無人機航攝影像具有較高的測量準確度，將獲取的地面影像信息傳輸到計算機平臺中，結合地面像控數據可以實現空中三角測量、平面計算處理等功能，非常準確地判定出像點與地物點的相對位置數據，利用空三測量能夠形成形象的、可直接測量尺寸的三維立體模型;無人機航攝影像利用數字微分優化，可以實現高精確度、高立體分辨率、信息資源龐大的圖像資源，一般用于生成大比例地形圖的基礎圖。

1? 無人機航攝影像數據處理

1.1 無人機航攝影像數據獲取

在通過無人機進行航攝工作時，為了獲得更高的影像品質，需要圍繞具體的工程進行合理的計算以及相應的技術設計，從而確保整個航攝過程的穩定與高效。為此，需要從以下幾個方面進行逐步規劃[1-2]：第一，圍繞成圖具體要求算出航攝因子，選取科學的航攝路線，并進行相關參數的理論計算;第二，認識到地形因素在測量過程中的重要性，明白其對影像的重疊度與品質的影響，對測量區域進行網格劃分，并精準計算每個部分的航線參數;第三，進行像控點規劃與量取，在被測地區構建控制網，通過RTK測量得到每個像控點的精準坐標尺寸;第四，對測量區域進行實踐考察，并根據每個地區的特征進行分區，采取不同的飛行架次以及升降位置。

1.2 無人機航攝影像處理

在通過無人機航攝獲取相關影像數據信息以后，需要在專業軟件幫助下進行初步處理工作，該環節重點進行影像畸變差更正、影像增強與匹配等基礎工作。無人機航攝系統中的攝影設備一般為分辨率高、像素好的普通數碼相機，相機性能的好壞對最終攝影效果起到關鍵性作用，所以，無人機必須要先進行影像預處理以后再實施空三加密。通常涵蓋了影像畸變差修正、紋理強化工作以及相片色調優化等[3]。

2? 影響無人機航攝生產大比例尺測圖誤差分析

2.1 生產大比例尺地圖誤差原因

現階段無人機航攝技術在中小比例測圖方面的應用已經非常成熟，但是在1：500、1：1000這種大比例測圖領域還需要進一步完善，許多技術還不成熟[4]。在將無人機航攝數據資源轉化為大比例地圖時，地圖轉化的精準度是衡量大比例地圖效果的唯一指標。所以，為了更好地確定影響無人機航攝生產大比例地圖的誤差因素，對提高大比例地圖的精度進行研究非常有必要。然而從無人機航攝信息到大比例地圖的生產，中間過程較為復雜，牽涉到的環節也是非常多。每一個航攝環節出現偏差，都會造成生產地圖質量的降低，比如說無人機航攝相片畸變不佳、相片水平度較差以及無人機沒有按照既定的路線飛行等，與此同時在分析影響誤差時還要意識到像控點測量偏差。在航拍環節結束后，需要將影像數據信息進行專業處理，在這個環節中操作不當、技術不完善也會導致大比例地圖質量降低，比如說影像刺點偏差、圖像疊加偏差、DOM轉化階段模型偏差以及模型裁剪偏差等。另外，在DLG生產環節中也會存在一些偏差，比如說在進行立體測繪階段經常會出現描點偏差等，這些偏差積累到一定程度，就會造成大比例尺地形圖整體品質的下降[5]。所以，在通過無人機航攝進行大比例尺測圖生產時，要充分重視每一個環節的偏差，盡可能降低各個環節的偏差，這對于提高大比例尺地圖的精度非常有意義。此外，也要不斷進行大比例尺地圖生產技術的創新與發展，通過科學技術手段降低各個環節的偏差量，從而不斷改善地圖精度。

2.2 改善無人機航攝生產大比例尺測量質量的措施

通常情況下用于航攝的無人機質量不大，并主要以低空飛行為主，對飛行的姿態控制不到位，在飛行過程中極易受到氣流的影響造成無人機飛行偏離航線以及產生傾斜等，而攝影產生傾斜將直接使得像點位移與復雜地形生產的投影效果不佳，從而造成最終成圖精度較差。這種情況下產生的偏差重點體現在平面像點位移以及地形起伏高程差這兩個部分，而這兩點也是評估大比例尺地圖效果的關鍵因素，所以，要想進一步提高無人機航攝生產大比例尺地圖的精度，加強對這兩個方面的研究非常有必要，必須要采取有效措施降低這兩個方面的偏差。大比例尺地圖的最終品質和每一個生產環節都是息息相關的，比如說照片傾角、DEM以及DOM生產方法、測圖軟件邏輯性以及硬件配置、工作人員的專業水平與實踐經驗、進行航攝場所的風力、溫度以及云層等自然因素[6-7]。由此可見，在通過無人機航攝生產大比例尺地圖時，要充分考慮到各個環節的影響因素，逐個擊破，才能夠真正提高大比例尺地圖生產進度，為此可以從以下幾個方面進行完善與改進。

第一，在進行無人機航攝工作時，密切關注測量區域的天氣情況，保證測量過程中風力、云層厚度、溫度以及濕度等均符合測量的基本要求，最大程度降低自然因素對航攝質量的影響;第二，在經濟條件允許的情況下盡可能選取質量好的無人機設備，增強無人機與平臺數據傳輸的質量和穩定性;第三，選取性能更加優越的無人機航攝傳感器，保證無人機飛行的準確度，與此同時在無人機上裝配像素更高的攝像設備，提高攝像圖片質量;第四，選取專業水平高、實踐操作經驗豐富的工作人員進行無人機設備操作，明確工作人員的操作方法，提高操作方法的科學性與合理性，從而降低人為操作因素對航攝質量的影響;第五，加大集成軟件的開發力度，不斷增強數據處理水平，盡可能的降低軟件平臺轉接過程中產生的偏差[8]。現階段，在地理信息領域朝向精細化方向邁進的背景下，社會對地形圖成圖的品質要求越來越高，同時也要求通過無人機能夠實現更多功能，因此必須要突破傳統的無人機航攝方法，加強對無人機航攝技術的研究與創新，構建完善的處理系統，提高處理能力，最終達到整體改善、高精度作業。

3? 結語

伴隨著我國科學技術水平的逐步提升，使用無人機進行航攝作業成為了測繪領域常用的方法，然而在使用無人機進行大比例尺測圖生產中，要嚴格控制各個環節的工作，降低可控因素對生產大比例尺地圖質量的影響，促進無人機航攝在測繪領域中發揮更大的作用。

參考文獻

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