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影響無人機航測精度的因素淺析

1 概述

隨著測繪領域的發展,新科技正逐漸替代傳統測繪方法。同時也給測繪工作者帶來了巨大的變革。其中,最值得注意的就是近年興起的無人機測繪技術。無人機測繪具有機動靈活、高效快速、精細準確、作業成本低、適用范圍廣、生產周期短等特點,但是,無人機在測繪過程中,也會有很多外界因素對數據的精度有很大影響,所以,在利用新科技的同時,也要避免這些外界因素對成果的影響。

2 影響無人機航測精度的因素

2. 1 像控點的布設

像控點的布設的好壞對后期成圖起著相當關鍵的作用,首先,每個架次的至少需要5 個相控點。若遇到地形起伏變化較大,數目植被復雜地區需加密像控點(圖1),若不加密或者分布不均勻覆蓋飛行區域時,會導致翹曲(圖2)、導致平差數據不能達到精度要求。



圖1 像控點分布正確方式



圖2 像控點分布錯誤情況

2. 2 圖像質量

影響圖像質量的因素分為天氣因素與相機本身因素;

天氣因素主要是風、霧霾。當風速過大時(一般圖2 像控點分布錯誤情況不超過5 級),應該考慮停止飛行。首先,風大會造成飛機飛行速度和姿態變化過大,導致從空中所照的照片扭曲程度過大,最終成像模糊。同時會加速飛機動能的消耗,導致縮短飛行時間,最終有可能會在有限的時間內未能完成計劃區域。

相機本身因素主要是對相機的像素和曝光時間的,像素主要相機本身決定,曝光時間的選取和天氣有著密切的關系,當光線條件不好的時候,應該盡量增加曝光時間,同時在選定的兩個曝光時間分別照相,通過相機的ISO 數值進行比較, ISO 數值越小則相片質量越好,所以選擇ISO 數值較小照片對應的曝光時間(圖3,圖4)。



圖3 ISO 值為100



圖4 ISO 值為1000

2. 3 重疊率

重疊率是提高相片連接點的重要保障,但是有些時候為了節儉飛行時間或擴大飛行區域,會調低重疊率。重疊率若低,每個地物點僅會在少量航片中顯現,在提取連接點的量會很少,相片的連接點少自然會導致飛機的照片連接粗糙,最終導致提取的連接點平差結構弱(見圖5,圖6)。高的重疊率則可避免上述問題。



圖5 低重合率



圖6 高重合率

2. 4 飛行高度

飛行高度主要影響的是飛行航片中的GSD(每個像素的實際大小),飛行高度的變化必然會影響航片相幅的大小,以天寶UX5 為例,飛行高度與GSD的關系值(表1、圖7)。通過數據可以得出,飛機離地面越近,GSD 數值越小,則精度越高。從中也發現,地面起伏變化大的地區選取合適的飛行高度對提高精度也是相當重要的。





圖7 航高對GSD 的影像

3 結語

無人機航測帶來了外業工作種種便利的同時,對外業測量也是有一定要求的。外業對航測條件的選取也是影像無人機測繪成果的重要方面,因此,在外業一定要嚴格注意相控點布設、天氣原因、飛行高度和重疊率方面對航測的因素,從而得到更高的測繪成果。
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