探讨影响无人机航测高程精度的因素

发表时间:2020/7/30   来源:《工程管理前沿》2020年11期   作者:郝敏
[导读] 无人机航测技术自动化水平高,操作简便且具有很高的勘测效率,因而近年来在公路、国土等测量作业中得到了广泛应用。
        摘要:无人机航测技术自动化水平高,操作简便且具有很高的勘测效率,因而近年来在公路、国土等测量作业中得到了广泛应用。但在应用无人机航测技术进行勘测时,也会因一些因素影响导致其高程精度不准确。本文基于实际,重点就影响无人机航测高程精度的因素进行分析论述,以供参考。
关键词:无人机航测;高程精度;影响因素

        无人机测绘技术主要是将传统航空摄影测量方式与新型技术、仪器设备有机结合,构成无人机低空摄影测量系统,并在实践过程中陆续引入非量测数码相机、倾斜摄影测量技术等,使其的技术水平更高、适用范围更广【1】。相较于传统测绘技术,无人机航测更加的灵活、便于操作,不仅测绘速度快,且数据更加精确,因而是当今社会不可或缺的一项重要测绘技术。尽管无人机航测技术具有很多优点,但由于发展时间较短,因而该项技术还不是十分成熟。在具体的测绘实践中会受相关因素制约无法保证高程精度。下面就具体影响因素进行分析。
1影响无人机航测高程精度的因素分析
1.1像片倾角
        在无人机航测作业中,采用的是像片倾角的立体模型来收集与统计高程数据。一般情况下,无人机的航行高度不会超过500米,在这个高度范围内进行探测时,最佳的相机焦距应是45.8mm。而在进行地面分辨率的设置时,根据相关要求与标准,将分辨率设置在8cm。当完成以上调节与设置后,就根据具体的信息数据分析不同倾角下的立体模型,在分析工程中统计出高程精度误差。因此,像片倾角会对无人机航测高程精度产生直接影响,当像片倾角越大时,高程误差也会更大。因此要想确保无人机航测高程精度,在测绘时就应当按照相关的标准与要求将像片倾角控制在30以内【2】。
1.2感光畸变差
        感光源的畸变差也会使高程精度受到影响,影响严重时会导致航测结果无法使用。因而在应用无人机航测技术进行测绘时,需对这一问题引起重视【3】。
1.3像素
        在利用无人机航测技术开展相关的测绘作业时,主要是利用无人机搭载数码相机,由数码相机获取相关的图像与数据信息,最终完成测绘任务。因此数码相机的像素也会对高程精度产生一定影响。一般情况下,如果是进行像点坐标的测量,那么数码相机的像素就可以用1/3~1/2【4】。结合以往的测绘经验以及有关的研究可得知,当GSD这一条件相同时,不同的航摄像机会获得不同的高程精度。航测规范作业中明确规定了GSD参数,并对基高比做了充分考虑。但是在具体的测绘作业中,由于总是存在一些不确定、不可控的外在影响因素,因而工作人员不仅要参考航测规范中的相关要求,还要根据待测区的实际情况对幅面宽度、像素等各项因素做充分考虑。由以往的经验可知,要想提高无人机航测高程精度,就应当根据相关的规范要求将GSD控制在0.13以下,并且根据待测区的地形地势、能见度等各项情况选择适合的相机。如相机的宽幅要较大、视场角也应相对较大等。在测绘过程中,也可根据实际情况适当增加B/H值,通过这种方式改变立体模型的跨度,提升高程精度。
2如何提升无人机航测高程精度
2.1应用技术措施控制像片倾角
        针对相片倾角会影响无人机航测高程精度的问题,相关工作人员可采取以下技术措施进行处理:在具体的无人机航测作业中,一般是立体模型中的影片倾角超出了规范,因此影响到无人机对高程的测量以及高程数据的获取与处理。因此在后续的测量作业中,相关工作人员就可运用空中三角测量技术通过野外高程控制点推算出平面坐标。由于空中三角测量技术可以很好地实现加密平差,因而也能有效提高高程数据精度。除此之外,相关工作人员也可根据无人机航测要求进行数字摄影测量,利用现代化数字技术构建立体模型,从而获取到更全面、准确的高程数据。在进行野外测量时,可采取有效措施对像片控制点加以控制。

野外测量作业中的像片控制点包括高程控制点与平高控制点两大部分,而在进行主要控制点高程的测量时,可使无人机在立体状态下进行测量,以获得更为精确、完整的数据信息。在无人机航测作业中,可根据相关规范与要求,结合待测区实际情况重新设定绝对定向,对像片倾角进行控制,防止像片倾角超出合理范围。工作人员可准确计算出六个外方位的元素,并根据计算结果重新设定绝对定向。总的来说,在无人机航测作业中,工作人员可利用高程二次定向法来提高无人机航测精度,提高高程精度【5】。
2.2完善检修维护提升无人机性能
        实践表明,要想最大化降低各类因素对测绘数据的影响,并获得最为精准的高程数据,就需要对无人机的性能进行优化。具体的优化措施如下:结合相关的要求与标准对像片倾角进行调节与控制,可适当减小像片倾角以提升无人机航测的稳定性,从而提高高程数据精度。其次是认真做好无人机航测系统的试验与检修工作。在无人机航测过程中,系统容易出现一些细小问题,从而导致数据精度有所下降。因此相关工作人员必须制定科学完善的系统检修计划,定期对无人机系统进行检修,让系统达到最优化,以此保证航测工作的顺利开展,确保无人机航测高程精度达到标准要求。除定期检修无人机航测系统外,也需注重无人机系统安装质量。进行无人机系统安装时,必须依据相关的技术指导文件进行,尤其是在安装相机的CCD阵面时,必须保证CCD阵面以及无人机航行方向垂直,从而为高程数据精度提供保障。
2.3附加激光测距
        为提升测量精度,在利用无人机技术展开测量时也可附加激光测距。当前已经研发出了比较先进、运行相对稳定的激光测距仪,这类仪器在工作时向目标射出一支很细的激光,光电元件接收目标激光反射的激光束。在这一射出、接收过程中,由定时器测定完成这一操作所花费的时间,根据时间数据准确计算出距离以及高程等信息。激光测距原理简单也便于操作,测量速度快且精度高,是一项十分科学可行的辅助测量技术。
2.4科学布设控制点
        控制点布设的是否科学合理决定了测量结果是否科学准确。在应用无人机航测技术进行测量时,工作人员需重视控制点的布设,在布设控制点时,采用科学合理的计算方法与技术手段对控制点的位置、点与点之间的最佳间隔距离进行测量计算,缩短对控制网点的检测时间,增加对控制网点的检测频率,从而实现科学布点。在测量过程中,工作人员必须严密把握高程起算点的稳定性与精确性,合理确定控制点数目,一般情况下测量区域内控制点数量不能少于6个,且各控制点之间应距离均匀,从而提高拟合的准确性,提高高程测量的精确程度【6】。
       
结语
        综上所述,在无人机航测作业中,对于高程精度的控制是一项重要工作,只有严格控制高程精度,才能保证无人机航测成果的设计应用价值。因此在应用无人机航测技术开展测绘作业时,应当采取有效措施合理控制像片倾角,并定期开展无人机航测系统的检修维护,不断优化无人机性能,从而降低高程误差,保证无人机航测高程精度。

参考文献
[1]袁三明,袁崇政,朱兰艳.高原山区天狼星无人机航测精度分析[J].电子测量技术,2019,42(08):88-92.
[2]朱岩隆,朱凤敏,高杨.无人机航测系统实测1∶500地形图的精度探讨[J].测绘与空间地理信息,2018,41(12):188-190.
[3]兰丹丹.浅析影响无人机航测高程精度[J].中国金属通报,2018(09):116+118.
[4]胡震天,周晓琴.基于无人机航测立体像对采集大比例尺地形图的数学精度影响因素分析[J].城市勘测,2018(03):91-94+113.
[5]李胜才,宋伟凯,程进明,赵绒绒.无人机航测高程精度的影响因素及其改进方法[J].现代测绘,2017,40(06):54-57.
[6]史俊莉.无人机航测地形图的高程精度影响因素分析[J].新技术新工艺,2014(09):104-106.
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