浅谈如何提升无人机航空摄影测量精度

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  摘要:现代社会经济、技术的不断发展带来了航天技术的迅猛发展,无人机航空摄影测量技术更是不断地应用到实际生活中,为我国更新陈旧的地理资料、促进我国的经济发展水平的提高有着重要意义,但是无人机在进行地形测量时也不可避免的存在着测量误差,我们只有不断的找出误差出现的原因并对此进行修正,才能使无人机航空摄影测量技术更好的对国家服务。本文通过对无人机航空摄影测量误差出现的原因进行分析,就如何提升无人机航空摄影测量精度进行探讨。
  关键词:提升;无人机;航空摄影;测量精度
  随着现今经济建设等不断迅猛发展,各个地区的地理面貌也在发生着巨大的变化,无人机航空摄影测量技术正是为了适应这种情况而发展起来的一种新型的具有应用性的技术。无人机航拍摄影是通过把无人驾驶飞机作为一个空中平台,通过无人驾驶飞机上装载的高分率CCD数码相机、红外扫描仪、激光扫描仪、轻型光学相机等遥感设备来获取信息,并且按照一定的精度,利用计算机对图像信息进行处理并制作成图像[1]。无人机航拍摄影系统的推广对提升我国测绘技术装备水平有着极其重要的作用。
  一、无人机航空摄影测量误差的来源
  1.摄影系统误差来源
  结合无人机摄影测量技术的研究和实践,发现摄影系统的误差来源主要有以下几个方面:(1)仪器误差。无人机一般通过上面装载的遥感设备进行信息的获取,而这些设备仪器由于本身不够精密或者制作的不够完善,经过校正之后还存在的误差,甚至是仪器使用一段时间后的磨损等原因都会给无人机航空摄影测量带来误差[2]。(2)气候等外界因素的影响。气候等因素属于不可抗性因素,有着很大的不确定性。由于无人机的稳定性比大型机差很多,天气状况很容易影响到无人机的飞行姿态,这对无人机摄影测量的成像质量也有一定的影响。(3)人为误差。由于个体的差异性,每个人的技术水平也有高低之分,对待工作的态度也不相同,并且在对数据进行采集时,人的感官鉴别能力也会带来影响,比如读数据时会因视线问题导致视差,这是读取测量值的方向不同或刻度面不在同一平面时产生的误差。常见的这三种原因中,因为第二种气候等外界因素具有不可抗性,所以第一项和第三项原因对无人机航空摄影测量的精度影响最大。
  2.传感器仪器误差来源
  无人机具有智能化、小型化、低噪节能、小型轻便等特点,但这种特点也有一定的局限性,无人机的机型小而且载重有限,这就使得常规的航摄仪无法运用到无人机上进行航空摄影,传感器的感光单元一般采用高分率CCD数码相机,通过对它进行电路改装和加固,从而让它具有稳定内方位元素的功能[3]。但是因为感光单元不是正方形因子,所以它的加固改装会使后期获取的影像存在着各种畸变差。比如说,如果在飞行高度为600m时进行摄影,这时地面的实际分辨率是9cm,从拍摄来的影像中会发现,从光轴中心到影像边缘的误差是越来越大,到影像最边缘的地方已经变成了30个像素左右,有着3-4m的平面误差,很显然,这种畸变差是无人机航空摄影测量中不可接受的。
  二、提升无人机航空摄影测量精度的措施
  1.数据处理
  通常无人机在受环境气候的影响下,会影响到无人机的飞行姿态,从而影响到成像质量。通常表现为使无人机数码航片的边缘较为模糊,会造成地形地貌或者物品等有明显的移位现象,这会导致后期进行相对定向时找不到对应的连接点或是找到的连接点和实际地形地貌不符,这种问题可以通过裁剪去掉数码航片边缘的方式来进行空三加密。经过剪裁后再进行相对定向,就会发现航片上的连接点分布比较均匀,而且实践证明,这些连接点匹配的质量比较好,成功率也很高。剪裁后对无人机摄影的区域加密的精度提升了很多,这种方法对于提高无人机航空摄影测量精度的提升有着重要意义。
  2.消除传感器仪器误差
  传感器仪器造成的畸变差也就是加固改装后的CCD相机的误差,它出现的原因主要是受物理镜头的影响,一般常见的解决方法有两种。一种是可以建立畸变差数字纠正模型,通过这种模型能够得到各个畸变差的系数,然后通过对数码影像进行纠正,就可以得到可测量的影像了。这种模型的运作方法是在计算公式中引入畸变差的共线方程,然后通过共线方程计算出畸变差参数,同时也可以通过构建共线方程来计算出改装后的CCD相机的内方位元素,这样就能够知道CCD相机引起误差因素的所有参数,然后再对无人机摄影影像进行修正,就可以得到满足摄影测量要求的数码影像了[4]。另一种是在对CCD相机进行改装加固时,可以通过使用金属架来固定相机的镜头,金属架可以有效的使镜头不容易左右或者前后移动,这种方法也可以大大的减小畸变,但效果上还是不如一种方法那么准确。在消除传感器仪器的误差上,建议两种方法结合实用,这样的效果会更好。
  3.改进无人机飞行方案
  在移动状态中进行拍照会严重影响成像质量,这是众所周知的事情。而对于无人机空中摄影测量技术而言,飞机的飞行速度,飞行是否平稳,以及相机快门的速度都会影响影像的清晰度和质量。找出最适合的飞行速度和相机快门速度是及其重要的,而实践证明,80km/h左右的飞行速度和1/1200秒的快门速度能够很好的提高影像的质量。
  三、结束语
  虽然无人机技术已经有着一百多年的历史了,但对于无人机航空摄影测量技术的发展而言,目前还仅仅处于起步阶段,只有不断提高无人机航空摄影测量技术的精度,才能为我国的经济、文化建设提供更好的服务。
  参考文献:
  [1]姜丽丽,高天虹,白敏.无人机影像处理技术在大比例尺基础测绘工程中的应用研究[J].测绘与空间地理信息.2013,22(07):21-22
  [2]胡晓曦,李永树,李何超,许懿娜.无人机低空数码航测与高分辨率卫星遥感测图精度试验分析[J].测绘工程.2010,38(04):17-18
  [3]鲁恒,李永树,何敬,任志明.无人机低空遥感影像数据的获取与处理[J].测绘工程.2011,56(01):53-54
  [4]黄丽虹.基于低空摄影测量数据大比例尺内业处理方式探讨[A].中国测绘学会2010年学术年会论文集[C].2010,23(11):35-36
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