无人机航摄影响生产大比例尺测图误差分析及改善措施

张佑林

摘  要：无人机航摄技术在测绘领域具有非常重要的地位，为了提高无人机航摄影像数据获取质量，需要计算航摄因子、科学规划航摄线路、计算各个区域航线参数、构建控制网等，在使用无人机航摄生产大比例尺测图时，需要经历多个环节，每个环节出现偏差，都会造成大比例尺地形图质量的降低，为此，必须要采取有效措施控制各个环节的生产误差，选取适宜的天气进行航摄工作、采用质量更好的无人机、提高无人机设备的硬件配置、强化工作人员的专业水平与实践操作能力、采用集成软件，减少软件平台转接过程中产生的偏差。

关键词：无人机航摄  大比例尺  测图  误差

中图分类号：P231                               文献标识码：A                   文章编号：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

伴随着我国科学技术水平的不断发展，测绘领域也取得了许多技术性突破，其中无人机航摄遥感系统就是非常重要的一项技术，在测绘领域获得了广泛的应用。无人机航摄遥感技术在国土调查、緊急测绘以及复杂地形等方面测绘中发挥了重要的作用。通过无人机航摄系统的应用，能够迅速地将地面影像数据传输到计算机系统中，结合专业的辅助软件可以转化成DOM、DEM以及DSM等诸多产品。无人机航摄影像具有较高的测量准确度，将获取的地面影像信息传输到计算机平台中，结合地面像控数据可以实现空中三角测量、平面计算处理等功能，非常准确地判定出像点与地物点的相对位置数据，利用空三测量能够形成形象的、可直接测量尺寸的三维立体模型;无人机航摄影像利用数字微分优化，可以实现高精确度、高立体分辨率、信息资源庞大的图像资源，一般用于生成大比例地形图的基础图。

1  无人机航摄影像数据处理

1.1 无人机航摄影像数据获取

在通过无人机进行航摄工作时，为了获得更高的影像品质，需要围绕具体的工程进行合理的计算以及相应的技术设计，从而确保整个航摄过程的稳定与高效。为此，需要从以下几个方面进行逐步规划[1-2]：第一，围绕成图具体要求算出航摄因子，选取科学的航摄路线，并进行相关参数的理论计算;第二，认识到地形因素在测量过程中的重要性，明白其对影像的重叠度与品质的影响，对测量区域进行网格划分，并精准计算每个部分的航线参数;第三，进行像控点规划与量取，在被测地区构建控制网，通过RTK测量得到每个像控点的精准坐标尺寸;第四，对测量区域进行实践考察，并根据每个地区的特征进行分区，采取不同的飞行架次以及升降位置。

1.2 无人机航摄影像处理

在通过无人机航摄获取相关影像数据信息以后，需要在专业软件帮助下进行初步处理工作，该环节重点进行影像畸变差更正、影像增强与匹配等基础工作。无人机航摄系统中的摄影设备一般为分辨率高、像素好的普通数码相机，相机性能的好坏对最终摄影效果起到关键性作用，所以，无人机必须要先进行影像预处理以后再实施空三加密。通常涵盖了影像畸变差修正、纹理强化工作以及相片色调优化等[3]。

2  影响无人机航摄生产大比例尺测图误差分析

2.1 生产大比例尺地图误差原因

现阶段无人机航摄技术在中小比例测图方面的应用已经非常成熟，但是在1：500、1：1000这种大比例测图领域还需要进一步完善，许多技术还不成熟[4]。在将无人机航摄数据资源转化为大比例地图时，地图转化的精准度是衡量大比例地图效果的唯一指标。所以，为了更好地确定影响无人机航摄生产大比例地图的误差因素，对提高大比例地图的精度进行研究非常有必要。然而从无人机航摄信息到大比例地图的生产，中间过程较为复杂，牵涉到的环节也是非常多。每一个航摄环节出现偏差，都会造成生产地图质量的降低，比如说无人机航摄相片畸变不佳、相片水平度较差以及无人机没有按照既定的路线飞行等，与此同时在分析影响误差时还要意识到像控点测量偏差。在航拍环节结束后，需要将影像数据信息进行专业处理，在这个环节中操作不当、技术不完善也会导致大比例地图质量降低，比如说影像刺点偏差、图像叠加偏差、DOM转化阶段模型偏差以及模型裁剪偏差等。另外，在DLG生产环节中也会存在一些偏差，比如说在进行立体测绘阶段经常会出现描点偏差等，这些偏差积累到一定程度，就会造成大比例尺地形图整体品质的下降[5]。所以，在通过无人机航摄进行大比例尺测图生产时，要充分重视每一个环节的偏差，尽可能降低各个环节的偏差，这对于提高大比例尺地图的精度非常有意义。此外，也要不断进行大比例尺地图生产技术的创新与发展，通过科学技术手段降低各个环节的偏差量，从而不断改善地图精度。

2.2 改善无人机航摄生产大比例尺测量质量的措施

通常情况下用于航摄的无人机质量不大，并主要以低空飞行为主，对飞行的姿态控制不到位，在飞行过程中极易受到气流的影响造成无人机飞行偏离航线以及产生倾斜等，而摄影产生倾斜将直接使得像点位移与复杂地形生产的投影效果不佳，从而造成最终成图精度较差。这种情况下产生的偏差重点体现在平面像点位移以及地形起伏高程差这两个部分，而这两点也是评估大比例尺地图效果的关键因素，所以，要想进一步提高无人机航摄生产大比例尺地图的精度，加强对这两个方面的研究非常有必要，必须要采取有效措施降低这两个方面的偏差。大比例尺地图的最终品质和每一个生产环节都是息息相关的，比如说照片倾角、DEM以及DOM生产方法、测图软件逻辑性以及硬件配置、工作人员的专业水平与实践经验、进行航摄场所的风力、温度以及云层等自然因素[6-7]。由此可见，在通过无人机航摄生产大比例尺地图时，要充分考虑到各个环节的影响因素，逐个击破，才能够真正提高大比例尺地图生产进度，为此可以从以下几个方面进行完善与改进。

第一，在进行无人机航摄工作时，密切关注测量区域的天气情况，保证测量过程中风力、云层厚度、温度以及湿度等均符合测量的基本要求，最大程度降低自然因素对航摄质量的影响;第二，在经济条件允许的情况下尽可能选取质量好的无人机设备，增强无人机与平台数据传输的质量和稳定性;第三，选取性能更加优越的无人机航摄传感器，保证无人机飞行的准确度，与此同时在无人机上装配像素更高的摄像设备，提高摄像图片质量;第四，选取专业水平高、实践操作经验丰富的工作人员进行无人机设备操作，明確工作人员的操作方法，提高操作方法的科学性与合理性，从而降低人为操作因素对航摄质量的影响;第五，加大集成软件的开发力度，不断增强数据处理水平，尽可能的降低软件平台转接过程中产生的偏差[8]。现阶段，在地理信息领域朝向精细化方向迈进的背景下，社会对地形图成图的品质要求越来越高，同时也要求通过无人机能够实现更多功能，因此必须要突破传统的无人机航摄方法，加强对无人机航摄技术的研究与创新，构建完善的处理系统，提高处理能力，最终达到整体改善、高精度作业。

3  结语

伴随着我国科学技术水平的逐步提升，使用无人机进行航摄作业成为了测绘领域常用的方法，然而在使用无人机进行大比例尺测图生产中，要严格控制各个环节的工作，降低可控因素对生产大比例尺地图质量的影响，促进无人机航摄在测绘领域中发挥更大的作用。

参考文献

[1] 司大刚，曹小鸿，李玉霞，等.无人机航摄技术在困难地区大比例尺测图中的应用[J].测绘与空间地理信息，2018，41（12）：33-35.

[2] 赵小阳，孙松梅.无人机倾斜摄影支持下的1∶500高精度三维测图方案及应用[J].测绘通报，2019（7）：87-91.

[3] 高志国，宋杨，曾凡洋.微型无人机航摄系统快速测绘小区域大比例尺地形图试验分析[J].工程勘察，2015，43（12）：71-75，86.

[4] 狄桂栓，沈彪群，高波，等.免像控无人机航摄系统在公路带状地形测量中的应用与精度分析[J].测绘通报，2017（2）：159-160.

[5] 王杰.无人机航摄技术在峡山水库测量中的应用[J].测绘通报，2018（8）：150-152.

[6] 袁林山，黄建学.基于无人机航摄系统的1∶1000 DLG航测成图精度分析—以江苏射阳县日月岛为例[J].测绘通报，2017（S1）：182-184.

[7] 周磊，梁爽，李海泉，等.无人机航摄系统在复杂地形应用的关键技术试验[J].测绘通报，2017（4）：85-88.

[8] 张允涛.免相控无人机航摄系统在棚户区改造1∶500地形图中的应用[J].测绘通报，2019（S1）：295-297，302.