无人机影像处理技术在大比例尺基础测绘工程中的应用研究

曾国宝

（广东孛特勘测设计有限公司，广东 广州 510000）

在传统的大比例尺成图的领域当中，成图的面积往往是要小于100平方千米的，一般为30-50平方千米之间，采用航空遥感处理技术来快速的获取测区影像。其中航空遥感技术包括有传统的航空遥感和现代无人机航空摄影技术。相对传统的航空遥感而言，在航飞之前需要作出详细航飞计划，空域申请等相关的一系列繁琐的程序，不论对飞机还是摄影设备都有着非常高的硬件要求。相对的无人机影像处理技术的空域申请和相应的手续申请比较简单，且自身具有更高效、更灵活、作业成本更低、更加精准、使用范围更加广泛等优势。因此，作为传统航空摄影测量手段的补充，无人机影像处理技术的诞生恰好补充了此空白，对测量手段有着强大的补充作用。

无人机影像处理技术已经成为测绘发展的一种必要趋势，广泛应用于国家重大工程的建设，资源的开发，某地区的测绘业务，更甚是灾难应急与处理等方面，无人机影像技术的发展有着非常良好的前景。

1 数据测量与生产

无人机影像处理技术在测量地貌类型为丘陵、平地等典型地形，无人机的航飞面积大约在47平方千米。今年广东孛特勘测设计有限公司采用的无人飞机装配着CanonEOS5DMarkⅡ型号的数码相机，展开了航拍工作。一共有三个航飞区域，共设有40多条航线，共拍摄出约有2637张航片。航片的航向重叠度是70%，旁向的重叠度是36%，相片的角度倾斜度都小于5%，相片的旋转角度小于15%，航线的弯曲程度为3%。相机的测区焦距为50.575mm；相符大小是36mm＊24mm。从拍摄的数据来看，绝对最大航高为1023.54m，照片拍摄的分辨率为0.10m。从实测数据来看，不论是飞行的高度，还是航向重叠度，或者角度偏转度，分辨率等均满足目前规范的要求。

专业空中三角测量，作为航空拍摄非常专业，十分重要的部分，主要是为了给影像纠正，提供航测立体测量图，对数字进行高程采集等，是得到定向结果非常重要的步骤之一。空中三角的测量过程当中最为主要的定向大地的坐标以及对外方位的元素定位。此次工作主要的是采用GEOWAY_CIPS空中三加密软件来对全程空中三角测量自动化检测。因为此软件的诞生大大的减少了初期的准备工作以及日后的分析工作，只需要在航飞前准备好POS数据、原始影像、控制点文件、相应型号的相机参数，通过此软件就可以自动化的完成空中三角的解算，再加上人工半影像中对测量的结果进行输出。不仅能够实现全自动的高精度转点，效率上也有大大的提高，每小时能达到70张～80张航片，每张航片的连接点能达到100～200多个。运用此方法的效率是人工的1倍之多。

表1 表面定向检查中误差统计表

2 精度检查

在实地测量区域内，需要进行实地打点测量对比，无人机上使用的是GEOWAY_CIPS三加密空中相关软件，能够对测量的数据采集，加密精度，平差控制网的进行等做出详细的测评，无人机影像处理技术有着非常良好的表现，平面定向检查中对于/X的误差基本保持在0.500左右；平面定向检查中对于/Y的误差基本维持在0.500左右，对于/S的误差基本维持在0.600左右；在高程定向检查中误差/Z维持在0.200左右。具体数据请看表1。

对于DLG精度的检查，需要经过详细地实地核查，用立体测量技术，测量出的平面图精度基本能够保持在±0.95m左右，此数据的精度范围完全满足项目设计书的条件与要求；因为会受到小框幅相机摄影基线以及软件模型内部中的一些算法的影响，因此会对于像控点的高度上下误差差别较大，高度平均的误差约为0.48m，虽然较大但还是满足项目设计书上±1.2m的要求的。通过以上数据说明无人机影像处理技术有着非常良好的精度，各个项目误差都要远远的小于项目设计书上的规定要求。

3 无人机影像处理技术的数据处理与分析

较于传统的航拍技术，无人机上的小型数码摄影的排列是不规则的，因此会带来飞机飞行俯仰角度大，旋转角度大；有较大的影像重叠，但是相对的模型较小；影像拍摄的畸形偏差大等难以避免的问题，在这些问题会共同的作用影响下，使得空中三角的测量以及摄图的精准度是难以保障；对于不规整的影像排列，能够直接导致空中三角测量的自动转点操作失败，对人工的工作量以及工作效率造成非常严重的影响。由于影响模型较小从而导致测量的立体影像图会频繁的切换模型，最终严重的影响到作业的工作效率以及作业质量低下。

从以上的具体测量数据与结果来看，如果像控点密度大，那么平差后的区域网内高程点、平面点的精度就越高；如果像控点相对较稀少，那么高程点、平面点均值会被拉的较低，精度也随之被拉低。针对这种精度随像控点的增加而增大的现象日后在布设像控点时需要注意以下几点，首先要采用相对较密的像控点的布设方案，这样才能够有效的保证成图的精度。对于控点密度来说并不能直接的决定着成图的精度。

传统的空中三角的测量往往是采用更多人工干预的方式测量，将测区划分为更小的区域，更加有利于对空中三角测量工程的计算与测量。对此用新技术的应用GEOWAY_CIPS软件也要进行相对的区域划分，更加提升测量精准度以及测量效率。把系统中设定的核线范围缩小，严格按照密点范围内的精准度使用多种手段，有效的保证住测量的精度，降低无人机影像处理的测量误差。相对传统空中三角的测量来说，该方法能够提升大约三倍的效率。

综上所述，加密时对于控制点布设的要求比较高，应该如何布置才能更好的减少所带来的影响呢？

（1）像控点的布设不能再按照常规的方法。虽然不论是从经济方面，还是从控点方面，传统的布点方式都有着独到的优势，但因为每条航线之间要有连接像控点，在像控点周围要更多，更密。但是在加密过程中，航线间连接平差会受到相应的影响，进而直接导致测量的偏差，偏差不易把控甚至直接超出项目启动的条件偏差，对于测量数据偏差过大从而失去测量准度与意义。

（2）从成片效果来说，最好的方法是采用全野外方法，但是相对的会成片太多，如果从经济方面来考虑是相当的不划算的，因此要做到既能保证质量还要考虑一定的经济情况，最好的性价比便是平高网布点。

4 结语

将无人机自身具有的强机动性，能够迅速进行航摄等特点，得到了充分的发挥，使得无人机能够做到获取更多具有高分辨率的影像，再通过当地实地布测的像控点，最后再加上空中三角测量三者共同作用，共同实现航拍数字测图，并且能够应用于大比例尺基础测绘工程。如此一来能够在一定程度上降低工作量，提高工作效率，缩短工程的工作周期。但是由于此技术还处于萌芽时期，技术相对来说比较新颖，还是一个全新的领域，在这个领域内相关的人员的技术、配套的设备、相关软件等，均未达到一定的水平，对于质量与流程的控制也不太成熟。但是随着日后无人机的越发完善，测量的精准度也会随之越来越高，应用范围更加的广泛，自身有着非常良好的发展前景。