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構(gòu)架航線對(duì)無(wú)人機(jī)影像區(qū)域網(wǎng)平差精度影響分析

2022-07-11 08:29王永亮
江西測(cè)繪 2022年1期
關(guān)鍵詞:連接點(diǎn)構(gòu)架控制點(diǎn)

王永亮

(遼寧省有色地質(zhì)勘查總院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽(yáng) 110013)

1 引言

伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展,小型無(wú)人機(jī)在航空攝影中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,并表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用價(jià)值,優(yōu)勢(shì)明顯:首先,機(jī)動(dòng)性能好。無(wú)人機(jī)質(zhì)量較輕、運(yùn)輸攜帶方便,不需要額外設(shè)置起落跑道,使用非常靈活;其次,應(yīng)用成本低。無(wú)人機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)較為成熟,無(wú)人機(jī)的價(jià)格也較為親民,應(yīng)用成本較低同時(shí)具有很高的安全性;再次,擁有不同的成像技術(shù)能力。無(wú)人機(jī)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)垂直成像,也能夠滿足傾斜成像需求,影像空間分辨率已經(jīng)達(dá)到厘米級(jí),可以應(yīng)用到大比例地圖傾斜攝影中;最后,能夠適用于多種環(huán)境,對(duì)氣象條件的要求也十分寬泛,不需要進(jìn)行空域請(qǐng)示,有效降低了航攝的工作周期。正因?yàn)闊o(wú)人機(jī)攝影具有如此大的優(yōu)勢(shì),所以其發(fā)展迅速。然而,利用小型無(wú)人機(jī)進(jìn)行攝影測(cè)量時(shí),也存在一定的弊端。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)自身體型較小,實(shí)際的負(fù)載能力較低,不能夠承載大像幅的專業(yè)測(cè)量型相機(jī),導(dǎo)致獲得的影像幅度不大且變形量較大;此外,小型無(wú)人機(jī)對(duì)抗氣流的能力較差,造成拍攝影像姿態(tài)角變化幅度較大,各個(gè)影像的重疊區(qū)域也無(wú)法維持穩(wěn)定。為了解決這樣的問(wèn)題,可以通過(guò)增加布控點(diǎn)數(shù)量來(lái)提高無(wú)人機(jī)影像的精度,然而也存在工作量大、成本高等問(wèn)題。本文提出了通過(guò)構(gòu)架航線來(lái)加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行的控制,以此來(lái)提高影像精度。

2 構(gòu)架航線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)平差原理

根據(jù)《1∶500 1∶1000 1∶2000 地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范(GBT 7931-2008)》規(guī)范要求,分別是在一般航線兩端各布設(shè)兩排高程控制點(diǎn)、一般航線四個(gè)角位置各布設(shè)一個(gè)高程控制點(diǎn),同時(shí)輔以兩條垂直構(gòu)架航線,如圖1 所示為兩種方案地面控制點(diǎn)布設(shè)示意圖。

圖1 兩種方案地面控制點(diǎn)布設(shè)示意圖

在上圖(b)中有構(gòu)架航線的基礎(chǔ)上開展空中三角測(cè)量時(shí),第一步需要在構(gòu)架航帶位置處開展空中三角測(cè)量,得到各個(gè)布控點(diǎn)位置,然而在加密出連接點(diǎn)路線時(shí),能夠從三個(gè)方面實(shí)現(xiàn):首先,兩個(gè)一般航線之間的連接點(diǎn);其次,一個(gè)構(gòu)架航線和一個(gè)一般航線之間的連接點(diǎn);最后,一個(gè)構(gòu)架航線與兩個(gè)一般航線之間的連接點(diǎn)。

通常情況下,要確保每個(gè)航線相交的角度處于4°~6°范圍內(nèi),構(gòu)架航線與一個(gè)一般航線之間的重疊角度也在4°~6°范圍內(nèi),然而構(gòu)架航線與兩個(gè)一般航線之間的重疊角度能夠達(dá)到6°~9°,明顯要優(yōu)于前者,因此在本文的研究中選擇構(gòu)架航線與兩個(gè)一般航線之間的連接點(diǎn)。

3 實(shí)驗(yàn)方案及對(duì)平差精度影響分析

3.1 實(shí)驗(yàn)狀況概述

選擇某區(qū)域低空航攝影像為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),運(yùn)用航測(cè)儀獲得18 個(gè)一般航線以及7 個(gè)構(gòu)架航線,關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

選取的實(shí)驗(yàn)區(qū)域外形呈長(zhǎng)方形,占地面積大約為32km2,地勢(shì)較為復(fù)雜,地面最大高度落差達(dá)到了503m,所以,在進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)時(shí)有著較大的難度。

3.2 實(shí)驗(yàn)案例

在本次實(shí)驗(yàn)中設(shè)立了兩個(gè)方案,第一個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)劃的根本任務(wù)是探究構(gòu)架航線能否有效減少布控點(diǎn)數(shù)量,第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是為了探究各種數(shù)量的構(gòu)架航線與區(qū)域網(wǎng)平差精度之間的關(guān)系。兩種方案具體試驗(yàn)內(nèi)容如表2 所示。

表2 兩種方案具體試驗(yàn)內(nèi)容

在本實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中,選擇的數(shù)據(jù)處理軟件為inpho,利用該軟件中的ApplicationMaster 模塊,對(duì)空中三角測(cè)量中獲得的數(shù)據(jù)信息以及區(qū)域網(wǎng)平差進(jìn)行核算,得到需要的數(shù)值。緊接著依托于DT master 開展各個(gè)控制點(diǎn)以及檢測(cè)點(diǎn)具體目標(biāo)的確定,完成相應(yīng)的計(jì)算工作。對(duì)上述九種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和整合可以看出,平差模式大體可以分成下面兩種類型。

第一,無(wú)構(gòu)架航帶時(shí)區(qū)域網(wǎng)平差。在僅僅有一般航帶情況下開展光束法區(qū)域網(wǎng)平差,第一步要實(shí)施不間斷相對(duì)定向,同時(shí)通過(guò)迭代的方式去除掉其中的粗差,使得整合出的連接點(diǎn)總體量測(cè)精度要大于0.19um。在得到經(jīng)過(guò)加密的各個(gè)連接點(diǎn)之后,將測(cè)量區(qū)域的地面控制點(diǎn)、各個(gè)連接點(diǎn)以及獲得所有影響資料的POS 數(shù)據(jù)值視為權(quán)值結(jié)合到區(qū)域網(wǎng)平差中。

第二,有構(gòu)架航帶時(shí)區(qū)域網(wǎng)平差。在含有構(gòu)架航帶情況下開展區(qū)域網(wǎng)平差時(shí),第一步也是基于構(gòu)架航帶和測(cè)圖航帶實(shí)現(xiàn)不間斷相對(duì)定向,同時(shí)通過(guò)迭代的方式去除掉其中的粗差,使得整合出的連接點(diǎn)總體量測(cè)精度要大于0.19um。在這種背景下得到連接點(diǎn),同時(shí)將該點(diǎn)當(dāng)成是后續(xù)綜合區(qū)域網(wǎng)平差過(guò)程中的控制點(diǎn)。緊接著針對(duì)測(cè)圖航帶實(shí)施不間斷相對(duì)定向,依托于迭代的方式去除掉其中的粗差,使得整合出的連接點(diǎn)總體量測(cè)精度要大于0.19um。這時(shí)將測(cè)量區(qū)域地面控制點(diǎn),構(gòu)架航帶和一般航帶加密獲取的控制點(diǎn)、一般航帶的連接點(diǎn)、影響拍攝的GPS 數(shù)據(jù)信息當(dāng)成權(quán)值結(jié)合到區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算中。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)影像是1∶1000 大比例地形圖,結(jié)合當(dāng)下我國(guó)航空攝影相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,本次實(shí)驗(yàn)測(cè)量區(qū)域?yàn)樯降?。按照上述?shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行逐個(gè)測(cè)試,得到各個(gè)區(qū)域網(wǎng)平差精度數(shù)據(jù),對(duì)其進(jìn)行整合和分析后,如表3 所示。

表3 各個(gè)區(qū)域網(wǎng)平差精度數(shù)據(jù)對(duì)比

從上表中可以看出,不管是控制點(diǎn)精度,還是檢查點(diǎn)精度,有兩個(gè)構(gòu)架航線進(jìn)行的空三角測(cè)量結(jié)果比無(wú)構(gòu)架航線獲得的空三角測(cè)量結(jié)果精度要高,由此可以看出,通過(guò)設(shè)置構(gòu)架航線能夠有效提高影像區(qū)域網(wǎng)平差精度,提高無(wú)人機(jī)測(cè)量精度。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平不斷創(chuàng)新發(fā)展的背景下,無(wú)人機(jī)在影像航測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛和深入。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,相比較有人機(jī),無(wú)人機(jī)表現(xiàn)出了更大的優(yōu)勢(shì),但也存在一定的缺陷,影響了無(wú)人機(jī)在航測(cè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用,為了解決無(wú)人機(jī)測(cè)繪中存在的問(wèn)題,本文通過(guò)構(gòu)架航線的方式有效改善了無(wú)人機(jī)影像測(cè)繪中的問(wèn)題,在保證影像區(qū)域網(wǎng)平差精度不變的情況下,可以降低布控點(diǎn)數(shù)量,減少航空影像測(cè)量外業(yè)的工作量,具有非常好的應(yīng)用價(jià)值。

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