固定翼无人机非量测相机免像控点空三精度分析
发布时间：2021-01-26 17:50
通过对无人机免像控点空中三角测量理论基础与误差因素分析,提出航摄相机严密三维检校、稳健的PPK定位模式、顾及地形的严密飞行方案和附加综合系统误差参数的GNSS辅助免像控点空三处理一整套解决方案。通过多个平差方案对比分析,证明该免像控点方案可实现固定翼无人机搭载非量测相机测制1∶2 000地形图,同时提出了高精度稀少像控测图的最佳方案。免像控点测图方法省去了外业地面像控点测量工序,大幅减少了外业像控点测量的时间和成本开支,危险困难地区可有效规避安全风险并实现高精度测图,同时在大规模智慧城市倾斜摄影三维建模工程应用中具有广阔的应用前景。
【文章来源】：测绘与空间地理信息. 2020,43(10)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
航线与像控点分布图
连接强度，构架航线上的残差小，可靠性高。表26种方案的平差精度Tab．2Adjustmentaccuracyofsixschemes方案控制点个数中误差(±m)检查点个数平面高程最大平面最大高程方案1410．070．080．140．211530．160．100．250．32方案270．050．100．120．231870．140．150．250．37方案330．060．140．140．341910．130．180．220．40方案470．040．090．080．231870．090．120．180．33方案500．070．140．150．411940．110．160．200．42方案640．050．090．140．311900．140．150．220．35图26种方案的像控点高程精度示意图Fig．2Elevationaccuracydiagramofimagecontrolpointsinsixschemes4)方案3的高程精度比其他方案都低，且残差分布不均匀，平差的可靠性差。5)方案4的平面和高程精度最佳，使用像控点数量较少且残差分布全区均匀，构架航线上残差最小，可作为高精度稀少像控测图的最佳方案。方案6的四角像控平差方案与方案4精度略低，可以作为高精度测图次选方案。6)方案5为免像控空三平差方案，在6个方案中精度最低，像控点平面中误差为0．07m，高程中误差为0．14m，但满足1∶2000测图精度限差，也验证了文中所述方法的可行性。可用于大面积快速成图与困难地区的免像控测图，航摄完成后可直接进入航测内业环节，省去大量耗费时间和成本的像控测量工序，可以有效提升整体测图效率。7)实际作业中影响免像控点测图精度的关键因素有:精准的相机参数、合格的航摄影像、PPK的解算精度、摄区严密的七参数坐标转换关系、空三平差参数设定及相关观测值权值配赋。免像控点测图方案缺乏多余观测，作业流程注意的关键环节较多，一旦PPK解算存在粗差，直接造成定位粗差。尤其在较大面积测图作业时，为确保
过0．3mm，即联测距离在一定范围内对观测网型的要求不高，设站灵活。表1中的数据绘出的x取不同值时联测距离精度mD与y的关系曲线族，如图4所示，随着y增大，曲线族逐渐收敛为一条曲线，在式(10)中，当x=D/2时(即设站点在两点垂直平分线上)，令mD=槡2ms，可解得:y=2ρ2m2s/m2β－D2/槡4。3)很显然，当0≤y≤2ρ2m2s/m2β－D2/槡4有mD≤槡2ms，说明在此范围内联测距离的精度与直接测距的精度差不多。表1中，当y≤847m时mD≤2．12mm。当测角精度高且待测距离较短时，在一定范围内联测距离的精度较高。表1中，当100m≤y≤500m时，mD≤1．5mm，图4中的误差曲线也反映了这一点。笔者在本校实验楼大约400m的范围内用TCA2003测量机器人进行了实验对比，按照上述分析结果，根据计算出的位置设站，进行联测距离测距和直接测距各5个测回，实验结果表明，联测距离的测距中误差在一定范围内小于直接测距的测距中误差。实际生产中，综合考虑联测距离的平距与高差值的精度，测量机器人应尽可能靠近待测点安置，联测距离值可代替直接测距值。图4误差曲线Fig．4Errorcurve3结束语本文根据TCA2003测量机器人机载“Tiedistance”程序原理，分析推导出两点间不通视时联测距离和高差的精度公式，确定使用该程序联测距离时影响精度的主要因素，采用不同的实验数据计算分析了联测距离的精度大小以及待测点与测站点位置关系，即运用TCA2003测量机器人的“TieDistance”功能，测定两待测点间的平距与高差，测站点位置选取灵活，操作简便，可满足一定的观测要求，结果可信度高，当测站点位置位于两待测点的垂直平分线上且靠近于两点的连线时，联测距离精度较高，可代替
【参考文献】：
期刊论文
[1]1∶500免像控无人机航测技术应用研究[J]. 朱晓康,魏景帅. 地理空间信息. 2019(02)
[2]提高非量测相机高程精度关键技术分析[J]. 庄利有,方德涛,刘珊珊,徐婵. 测绘通报. 2018(07)
[3]基于多视几何理论的多旋翼无人机大比例尺测图应用[J]. 尚海兴,黄文钰,柯生学,张钊,马卫昭. 西北水电. 2018(01)
[4]数码相机畸变模型的相互转换方法[J]. 任超锋,张楠. 激光与光电子学进展. 2018(07)
[5]全局一致性优化的无人机大倾角影像相对定向[J]. 王一,胡莘,赵莹芝. 测绘科学技术学报. 2017(04)
[6]顾及曝光延迟的无人机GPS辅助光束法平差方法[J]. 张春森,朱师欢,臧玉府,肖雄武,薛万唱. 测绘学报. 2017(05)
[7]倾斜影像自动空三及其在城市真三维模型重建中的应用[J]. 李德仁,肖雄武,郭丙轩,江万寿,时月茹. 武汉大学学报(信息科学版). 2016(06)
[8]控制点布设对无人机影像空三精度的影响[J]. 朱进,丁亚洲,陈攀杰,王新安,郭丙轩,肖雄武,牛科科. 测绘科学. 2016(05)
[9]数字航空摄影测量的相机检校[J]. 张建霞,王留召,刘先林,李天子,郭辉. 测绘通报. 2005(11)
[10]数码相机检校中的病态性及其解决措施[J]. 卢秀山,冯尊德,王东,张纯连. 武汉大学学报(信息科学版). 2003(S1)
本文编号：3001558
【文章来源】：测绘与空间地理信息. 2020,43(10)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
航线与像控点分布图
连接强度，构架航线上的残差小，可靠性高。表26种方案的平差精度Tab．2Adjustmentaccuracyofsixschemes方案控制点个数中误差(±m)检查点个数平面高程最大平面最大高程方案1410．070．080．140．211530．160．100．250．32方案270．050．100．120．231870．140．150．250．37方案330．060．140．140．341910．130．180．220．40方案470．040．090．080．231870．090．120．180．33方案500．070．140．150．411940．110．160．200．42方案640．050．090．140．311900．140．150．220．35图26种方案的像控点高程精度示意图Fig．2Elevationaccuracydiagramofimagecontrolpointsinsixschemes4)方案3的高程精度比其他方案都低，且残差分布不均匀，平差的可靠性差。5)方案4的平面和高程精度最佳，使用像控点数量较少且残差分布全区均匀，构架航线上残差最小，可作为高精度稀少像控测图的最佳方案。方案6的四角像控平差方案与方案4精度略低，可以作为高精度测图次选方案。6)方案5为免像控空三平差方案，在6个方案中精度最低，像控点平面中误差为0．07m，高程中误差为0．14m，但满足1∶2000测图精度限差，也验证了文中所述方法的可行性。可用于大面积快速成图与困难地区的免像控测图，航摄完成后可直接进入航测内业环节，省去大量耗费时间和成本的像控测量工序，可以有效提升整体测图效率。7)实际作业中影响免像控点测图精度的关键因素有:精准的相机参数、合格的航摄影像、PPK的解算精度、摄区严密的七参数坐标转换关系、空三平差参数设定及相关观测值权值配赋。免像控点测图方案缺乏多余观测，作业流程注意的关键环节较多，一旦PPK解算存在粗差，直接造成定位粗差。尤其在较大面积测图作业时，为确保
过0．3mm，即联测距离在一定范围内对观测网型的要求不高，设站灵活。表1中的数据绘出的x取不同值时联测距离精度mD与y的关系曲线族，如图4所示，随着y增大，曲线族逐渐收敛为一条曲线，在式(10)中，当x=D/2时(即设站点在两点垂直平分线上)，令mD=槡2ms，可解得:y=2ρ2m2s/m2β－D2/槡4。3)很显然，当0≤y≤2ρ2m2s/m2β－D2/槡4有mD≤槡2ms，说明在此范围内联测距离的精度与直接测距的精度差不多。表1中，当y≤847m时mD≤2．12mm。当测角精度高且待测距离较短时，在一定范围内联测距离的精度较高。表1中，当100m≤y≤500m时，mD≤1．5mm，图4中的误差曲线也反映了这一点。笔者在本校实验楼大约400m的范围内用TCA2003测量机器人进行了实验对比，按照上述分析结果，根据计算出的位置设站，进行联测距离测距和直接测距各5个测回，实验结果表明，联测距离的测距中误差在一定范围内小于直接测距的测距中误差。实际生产中，综合考虑联测距离的平距与高差值的精度，测量机器人应尽可能靠近待测点安置，联测距离值可代替直接测距值。图4误差曲线Fig．4Errorcurve3结束语本文根据TCA2003测量机器人机载“Tiedistance”程序原理，分析推导出两点间不通视时联测距离和高差的精度公式，确定使用该程序联测距离时影响精度的主要因素，采用不同的实验数据计算分析了联测距离的精度大小以及待测点与测站点位置关系，即运用TCA2003测量机器人的“TieDistance”功能，测定两待测点间的平距与高差，测站点位置选取灵活，操作简便，可满足一定的观测要求，结果可信度高，当测站点位置位于两待测点的垂直平分线上且靠近于两点的连线时，联测距离精度较高，可代替
【参考文献】：
期刊论文
[1]1∶500免像控无人机航测技术应用研究[J]. 朱晓康,魏景帅. 地理空间信息. 2019(02)
[2]提高非量测相机高程精度关键技术分析[J]. 庄利有,方德涛,刘珊珊,徐婵. 测绘通报. 2018(07)
[3]基于多视几何理论的多旋翼无人机大比例尺测图应用[J]. 尚海兴,黄文钰,柯生学,张钊,马卫昭. 西北水电. 2018(01)
[4]数码相机畸变模型的相互转换方法[J]. 任超锋,张楠. 激光与光电子学进展. 2018(07)
[5]全局一致性优化的无人机大倾角影像相对定向[J]. 王一,胡莘,赵莹芝. 测绘科学技术学报. 2017(04)
[6]顾及曝光延迟的无人机GPS辅助光束法平差方法[J]. 张春森,朱师欢,臧玉府,肖雄武,薛万唱. 测绘学报. 2017(05)
[7]倾斜影像自动空三及其在城市真三维模型重建中的应用[J]. 李德仁,肖雄武,郭丙轩,江万寿,时月茹. 武汉大学学报(信息科学版). 2016(06)
[8]控制点布设对无人机影像空三精度的影响[J]. 朱进,丁亚洲,陈攀杰,王新安,郭丙轩,肖雄武,牛科科. 测绘科学. 2016(05)
[9]数字航空摄影测量的相机检校[J]. 张建霞,王留召,刘先林,李天子,郭辉. 测绘通报. 2005(11)
[10]数码相机检校中的病态性及其解决措施[J]. 卢秀山,冯尊德,王东,张纯连. 武汉大学学报(信息科学版). 2003(S1)
本文编号：3001558
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