无人机航测精度提高与应用分析

发表时间:2020/11/4   来源:《城镇建设》2020年第22期   作者:司聪
[导读] 随着我国科技水平的不断发展和进步,测量技术也随之取得了很大的发展成果,因此无人机技术也有了飞速的进步,并且在我国的航空测量作业中得到了非常广泛的应用。
        司聪
        江苏省地质工程勘察院,江苏省南京市,210000
        摘要:随着我国科技水平的不断发展和进步,测量技术也随之取得了很大的发展成果,因此无人机技术也有了飞速的进步,并且在我国的航空测量作业中得到了非常广泛的应用。但是在实际的无人机开展航空测量作业时,一般会被很多外界的因素影响到其精确度,比如在人员操控方面、相机的性能方面等等。如果在航测作业的过程中有因素没有很好的进行把握,就会导致测量出来的数据准确性受到很大影响。因此,本文主要针对无人机航测中影响精确度的因素以及相应的措施进行了分析和探讨,并且就无人机的应用进行了举例说明。
关键词:无人机;航测精度;措施;应用
引言:无人机作为一项我国新型技术和手段,由于其快速准确和体积小的特点,被航空作业广泛应用,但是在实际的操作过程,影像信息的准确度也会受到很多关键因素的影响,这也是在无人机应用的过程中非常重要的问题。因此,需要找出影响无人机航测精确度的因素,并且针对影响因素进行解决,从而确保无人机航测精确度的有效性和准确性。
一、无人机航测精度的影响因素
(一)飞行操控方面
        无人机有着体积小并且质量轻的特点,这也是在航空作业测量过程中受到广泛应用的主要原因,但是这一特点也是影响精确度的主要因素。在实际进行航测的过程中,无人机极易受到外界风力和气流的影响,从而导致在拍摄的过程中拍摄影响被影响,出现模糊的现象,又或者在拍摄过程中因为拍摄角度的问题而影响到拍摄结果[1]。而无人机的操作人员对于整个拍摄测量的结果也是非常关键的,当无人机面对比较复杂多样的地况时,需要将其匀速飞行,如果飞行速度过快也会出现拍摄效果模糊等现象。
(二)相机性能方面
        很多无人机在进行拍摄的过程中携带的都是小型数码相机,这种相机体积较小比较容易携带,但是也和专用相机有着很大的成像差距,因此也会出现所拍摄的影响质量不佳的情况。并且在拍摄的过程中,波长存在差异也会导致相机物镜内的折射率同步被差异性影响,从而生成焦点、出现色差等,导致影响模糊[2]。在现阶段,数码相机主要是用中窄画幅影像传感器来记录影像数据,而在这一过程中像素单元所生成的畸变差和CCD面阵的非正交性排列都会导致在成像时出现误差,对航测精度造成了影响。
(三)像控点布设方面
        在通过外业像控点开始进行对特定的目标测量时,来进行目标点的确立因素其中之一就是影像纹理的丰富性。导致外业点位选取时精度降低的原因之一就是影像纹理的粗糙,并且地物并不是线形分布,同时在实际的测量过程中也没有设立良好的地物交角就会出现这一问题[3]。并且内业处理也会导致像控点的影响,最终成图精度不断下降。如果在测量的过程中先选取布置地面再进行拍摄则不会出现这种情况,反而会提高内业处理的精度,有利于最终的成图质量。
(四)外界环境方面
        在测量过程中周边的气候和环境的都是影响航测精度的重要因素。在进行地物摄影和成像时,会出现远超地物亮度的现象,导致这一现象的主要原因是由于相片中临近地物影像间的密度差。在实际的拍摄过程中,如果地物之间密度差异比较小,就会导致影像反差很难呈现,从而导致无法从影像中轻易的辨别地物信息[4]。同时,阳光和阴影也会影响到影像反差。在一般的情况下,如果在无人机航测过程中周围的环境比较差,或者当天所在的天气也没有提供好的拍摄基础情况下,就会影响到影像的质量,从而导致航测精度下降。
二、无人机航测精度的有效控制举措
(一)提升像控点精度
        在实际的拍摄过程中将像控点的精度进行提高,可以在很大程度上减少飞行控制技术不足带来的影响。而像控点精度主要是被像控点的测量精度和影像目标的精度所决定。在实际的应用过程中,可以利用GPS技术来提高像控点的精度,通过这种方式所形成的误差也相对来说比较低[5]。

而影像纹理的丰富程度也是影响像控点影像目标精度的主要因素之一,如果在实际的测量过程中先完成像控点的布设,在这一基础上进行后续的航拍工作,会直接提升内业转点的精度,从而促进像素点的提升,也解决了控制点分布不均的现象。
(二)做好相机畸变控制
        如果在实际的航空作业过程中无人机所搭载的相机存在比较大的畸变,同时也没有一个非常稳定的校验方式,就会直接导致航测精度降低。因此,要做好相机畸变的控制来进行改进。主要针对以下两个方面进行:首先是设立三维控制场,对无人机航拍的前期阶段和后期畸变情况进行及时的检测和监控;其次是将相机的镜头进行固定,同时不断在过程中观察和调节相机畸变的参数,从而避免因为相机畸变参数的变化而影响到最终拍摄的精度[6]。
(三)提升影像清晰度
        在大多数无人机进行工作的情况下,都会受到影像噪音、飞行速度以及拍摄速度的影响,从而导致影像清晰度下降。针对拍戏和过程中的这些因素,可以对无人机飞行速度进行控制。例如在实际的拍摄过程中,可以将无人机的飞行速度控制在≤80km,同时也要控制拍摄的速度,因此就要对相机的快门进行调节,可以调节至1/120s。
(四)提升影像匹配质量
        在无人机飞行的过程中,如果稳定性降低也会影响到拍摄出的影像质量。而这种影像质量的问题就可以通过提高影像匹配的质量来解决。例如在进行拍摄的过程中可以选取无延迟软件来控制数码相机,或者在前期对质量进行严格检测和功能性调试,从而来避免错误匹配点的增加。并且,在这一过程中所使用的软件技术可以互通,从而才会弥补影响影像质量和精度的因素,这也是针对无人机的航测精度进行提升的长期对策。
三、无人机航测在农田节水灌溉工程中的应用
(一)工程概况
在我国的陆丰市进行高效节水灌溉工程时,为了满足其设计阶段对地形图的设计,就需要通过无人机来进行地形的测量。测量项目主要包括十五个区块,同时该项目也比较分散,大小不一,所测量区域属于农田范围,有飞地出现,因此也存在较大的测量难度。为了保证在测量过程中的精度,就在一些地形区别和变化较大的区域增加了高程加密点,并且在进行内业处理时,将其中影像旋片角过大的原始照片进行了删除。
(二)作业效率和产品种类与常规测量的比较
通过对常规测量和无人机航测进行的统计得出,在航测作业中采用无人机进行测量提高了外业效率的八倍,并且也将内业的效率提高了两倍。无人机对于我国的航测来说有着非常关键性的推动作用,不仅在航测的过程中可以提供出数字地形图,同时也可以在这一过程中提供反映测区地貌的DOM和地形的DOM,从而可以将测区实况更加全面和深入的进行了解掌握,结果也更加准确,这也为规划统筹以及工程设计提供了非常精确和立体式的依据,以供参考。
(三)无人机地形测量精度检查
        在进行无人机航测完成后,通过无人机航测所得出的地形图成果对金厢镇以及南塘镇进行了抽样检测,所测的地形是平地。按照规范要求对无人机测量的各个数据进行了比对,发现经过无人机进行测量的各个数据的精确值都是优于规范要求的,由此可见,无人机在我国的实际应用中是具有非常大的益处的。
四、结语
        随着我国计算机技术和遥感技术的不断飞速发展,无人机作为非常优异的发展成果在测绘工作中发挥了不可忽略的重要作用,通过无人机进行测绘工作还需要对影响精度的因素进行避免,从而实现更加有效的航测。
参考文献
[1]刘琦,何天鹏.影响无人机航测成图精度的因素分析[J].工程技术研究,2019,4(19):100-101.
[2]盛帆,唐建亚,石梦.消费级无人机在高速公路服务区改造设计中航测成图的应用探索[J].黑龙江交通科技,2020,43(1):170-171,173.
[3]唐万里.无人机航测精度的影响因素及控制举措[J].中国房地产业,2019,(21):256.
[4]朱俊凤.低空无人机航测数据精度影响因素分析[J].矿山测量,2019,47(3):58-60,65.
[5]崔晓策.无人机航测技术的应用与实践研究[J].百科论坛电子杂志,2019,(7):790-791.
[6]陈厚笋.无人机航测技术在河道水环境治理中的应用研究[J].消费导刊,2018,(30):99.
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