蒋新虎
新疆维吾尔自治区煤田地质局综合地质勘查队
摘要：随着科技的进步和社会的发展，我国摄影测量技术得到了大幅提高。鉴于无人机轻型化、便捷化和智能化的特点，无人机航测在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取以及小区域地形测量方面具有高效、直观等显著优势。本文对提高无人机航测影像精度的措施进行探讨。
关键词：无人机航测;影像精度;措施
1提高无人机航测影像精度的措施
1.1优化像控布设，提高平差精度
空中三角测量是基于地面像控点坐标，利用后方交会原理计算得到相片的内方位元素和外方位元素；再基于立体像对中的内外方位元素和像点坐标，利用前方交会原理计算得到对应的地面坐标。因此，平坦地区应均匀分布像控点，高差大的测区要加密像控点，这样区域网约束平差后的坐标值更趋近于实际值，从而提高像点对应的地面坐标精度。
1.2减小投影误差增强航片几何属性
航摄相片为地面景物的中心投影构像，而地图是地面景物的正射投影，当地面和相片均严格水平时，两种投影结果是等效的；但地球表面起伏将引起像点位移，无人机平台飞行过程中的波动会引起相片倾斜。因此，尽量选择晴朗无风的天气条件进行航拍，以增强相片的判读性和保证飞行姿态的稳定性，从而提高相片坐标系下的像素点平面精度；在高差大于1/4相对航高的测区需分区进行航线设计，以减少由投影参考面变化造成的投影误差。
1.3基于FullResolution方法的影像匹配
全数字摄影测量的基础是影像匹配。众所周知，影像都有灰度值，先将影像各点的灰度值转换为整数；再对相片有可能出现的最大灰度变化范围进行等分；然后每隔一个间隔获取一个点的灰度值进行准确采样，对实际连续函数模型进行离散化量测（即基于灰度的影像匹配法）；最后利用数字影像内定向确定地面坐标系与相片坐标系的关系。无人机采用最小二乘匹配算法，利用计算机对数字影像进行数值计算的方式完成影像匹配。利用法方程式系数矩阵的逆矩阵求得其精度指标，再引入变换参数作为待定值，一同纳入到最小二乘解算中，使匹配可达1/10像素的精度（子像素精度）。天宝无人机航测系统采用UASMaster软件进行数据后处理，采样点方面用FullResolution（1/10像素精度）模式可改善精度指标。精细分割像素增加了提点数量，虽然耗时长但精度提高了一倍。
1.4提高相机参数和POS数据在空三测量中的权重
传统摄影测量通过像控作解析空中三角测量，计算得到像主点的内外方位元素。随着数码相机技术的进步，相机的畸变参数在出厂时就已确定下来，且较稳定。因此，像主点的内方位元素(x0,y0,f)可采用固定值。天宝UX-5无人机测量系统的外方位元素可通过无人机飞控平台的POS数据（DGPS和IMU数据）生成EO文件。EO文件是航飞过程中曝光瞬间像主点空间位置的实时固定解文件，将内外方位元素带入其中进行空三平差解算，不仅能提高坐标解算的精度，还能大大减少数字空中三角测量的计算时间。
1.5相片的重叠设置和选取
在满足精度要求的前提下，尽量提高航飞高度和减少旁向重叠能很好地减少航片数、提高作业效率。根据影像分辨率要求设置航飞高度，天宝无人机航测系统100m航高的地面分辨率为3cm，相片航向、旁向重叠度设置为70%即可满足后处理要求。在质量控制方面，应做好飞行前检查以及飞行后数据覆盖完整性检查；数据后处理前应剔除多余的质量差的相片，以减少影像匹配的繁冗度和匹配时间；空三刺点应选取目标清晰的相片，避开单幅影像的边缘，从而避免因航片畸变差而影响匹配的正确性。
2提高无人机航测影像精度实例分析
2.1工程概况
某市高效节水灌溉工程1∶1000比例尺地形测量。项目包括15个区块，分布较分散、大小不一，测区范围即农田范围，有飞地出现，测量难度较大。为了保证航测的精度，在地形变化较大的区域增加了高程加密点，并在内业处理时删除了少量影像旋片角过大的原始照片。
2.2技术方法和指标
由于采用传统测绘方法的效率较低，根据无人机航测的特点和优势，项目采用无人机航测的方法测绘1∶1000比例尺地形图。
2.3作业效率和产品种类与常规测量的比较
通过统计投入的人员、测量的面积和内外业耗时（表1）得出的结论为：采用无人机航测方法使外业效率提高了8倍，内业效率提高了2倍；无人机航测不仅提供了数字地形图，还提供了能反映测区地貌的DOM和反映测区地形的DEM，更全面地了解和掌握了测区实况，为规划统筹和工程设计提供了立体式的参考依据。
表1常规测量与无人机航测的效率对比
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2.4无人机地形测量精度检查
航测项目完成后，根据《测绘产品质量评定标准》，采用野外实测的方法对A镇和B镇利用无人机航测生产的地形图成果进行了抽样检验。测区地形为平地，根据规范要求：加密点平面中误差不大于图上0.4mm，高程中误差按1/3基本等高距为0.17m，以加密点两倍中误差为限差。由检查统计可知，A镇117个平面点中5个超限，21个高程中1个超限；B镇69个平面点中1个超限，66个高程中2个超限，超限点占检查点的比例均在允许的5%范围内。剔除粗差后，A镇测区地物点的平面中误差为±14cm，高程中误差为±7cm；B镇测区地物点的平面中误差为±13cm，高程中误差为±9cm，均优于规范要求。
2.5可靠性分析
项目采用无人机航测技术，通过影像镶嵌和裁切对DOM进行分块；再根据分好的DOM和DEM数据对航空摄影数据进行栅格数据的矢量化。通过实测对比检查可知，利用该方法生产的地形图精度符合1∶1000比例尺地形图测图要求，地物地貌特征与实地一致，比传统地形图测量手段获取了更多的细部点。除了效率有极大提高外，该方法还得到了测区的DOM和DEM，更加有利于项目后期的规划设计工作，受到了业主的好评。
3结语
数字航空摄影测量通过算法的改进可有效提高影像匹配和模型连接的精度，为后期DOM制作提供了几何精度更高、效果更清晰、地理信息更完整的模型数据。传统地形测量需要投入大量人员，耗时长、效率低，且由于其对作业员经验的要求较高，经验少的作业员在地形外业测量时容易漏测，成果整理时容易记录不完整。无人机航测可实现全覆盖采集、数字化成图，既保证了质量，又能大幅提高效率，优势明显。随着无人机航测技术的不断进步，续航能力、飞行精度和稳定性、智能规划航线和开发专题应用软件等技术的提高，将进一步提高无人机航测的精度，并能在交互式巡查、智能化抓取、动态检测等领域不断延伸和扩展。
参考文献
[1]矿山地质测绘中利用无人机高清摄影测量的精度研究[J].刘德亮.世界有色金属.2020(21)
[2]无人机航测技术在工程测量中的应用[J].张冰颖.居舍.2020(36)