无人机影像空三解算像控点优化及精度分析
发布时间：2021-02-11 10:57
为了满足测绘地形图与获取地面信息的需要,传统无人机的航测控制点布设方式,不仅控制点数量多、实施困难;同时,成图精度并不高。本研究以深圳市水稻试验基地为研究区,结合无人机数码影像飞行,提出通过地面像控点优化提高空三解算精度的方法。该方法利用光束法实现区域网平差,对最初42个像控点进行逐步筛选,并通过添加检查点和同等级不同布设方案,综合比较像控点和检查点精度,得出水稻研究区域在布设5个像控点（区域四周和区域中间各布设一个平高控制点）时精度最高。空三中误差达到0.149像元,像控点总体均方根误差可达到0.015 m。研究结果证实,适当增加控制点的密度和数量,有利于提高空三解算的精度,但是多余的布设不仅增加工作量,也会降低空三解算的精度。该研究为利用无人机摄影选取测量工作控制点和解决内外业工作量大的问题提供了参考。
【文章来源】：测绘与空间地理信息. 2020,43(09)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Pix4dmapper光束法空中三角测量
根据实验需求，按图2左侧图像，将所有GCP从1到42进行编号，点号前统一以Z开头(如Z1，…，Z42)。为确定最优布设方案，分别采用4、9、14、17、38和42个GCP进行实验(即6组实验)，针对地形地貌特征，对整个研究区域均匀划分，对每一个控制点进行编号。原始控制点分布为横向(东西) 10个，纵向(南北) 8个。现采用画矩形框的方式，从大到小逐步缩小，选取控制点在矩形框范围内接近矩形框重心的点，作为代表控制该区域。根据Voronoi分割[14]，平面图形的重心通常被认为该区域的平衡位置[15]。然而在区域四周，由于控制点在边角区域精度会差一些，优先选择边角点。Pix4Dmapper软件快速处理后，选择控制点时，为保证准确性，每个控制点至少在5张照片上穿刺出[16]，高精度处理后排除掉Z8控制点，此控制点位置发生明显偏移，剩下41个控制点进行布设。根据无人机航测布设像控点特点和原则设计了5种布点方式，另外一种为41个控制点全部布设，确定像控点布设精度最高的数量范围。如图2所示。2 结果与分析
6)采用四周均匀布设方式和内部控制。即按照一定的密度在测区四周均匀布设，同时在测区内部中间布设一个像控点，如图3(f)所示(点Z4,Z7,Z13,Z16,Z19,Z23,Z28,Z32,Z38)。综合像控点分布与密度对无人机航测空三精度和像控点误差影响，我们选取了6种典型的布设方案均匀布设在整个研究区，进行了成果精度的分析和对比。其相应的精度指标见表4。表格中像控点RMSE表示该像控点个数时像控点的总体均方根误差:Error X,Y,Z表示该数量像控点在3个方向X,Y,Z时的均方根误差，用于观察每种数量像控点的误差偏向。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空三成果的航摄影像快速配准方法研究[J]. 答星,周勇兵,朱传勇,徐夏炎,滕松. 城市勘测. 2019(03)
[2]像控点刺点影像选取对无人机测量精度的影响[J]. 王丽霞,王晨辉,刘招,张双成,杨耘. 科学技术与工程. 2019(10)
[3]利用差分GNSS获取高精度无人机影像外方位线元素[J]. 张坤鹏,于广瑞,顾广杰. 测绘工程. 2017(07)
[4]无控制点数据的无人机影像DOM快速制作[J]. 曹明兰,薄志毅,李亚东. 测绘通报. 2016(08)
[5]共线方程线性化的矩阵模型[J]. 徐振亮,李艳焕,闫利,晏磊. 北京大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]大疆精灵4正式发布 最智能的无人机来了[J]. 吴敏一. 计算机与网络. 2016(05)
[7]无人机航摄技术在大比例尺测图中的应用研究[J]. 吕立蕾. 测绘与空间地理信息. 2016(02)
[8]加权Voronoi图重心在公共设施选址中应用的研究[J]. 庞慧,郑铮,赵巍. 河北建筑工程学院学报. 2010(04)
[9]利用模拟卫星摄影测量数据按EFP法光束法平差与直接前方交会计算高程的精度比较[J]. 王任享. 武汉大学学报(信息科学版). 2001(06)
硕士论文
[1]无人机光束法空三平差研究与实现[D]. 亓晨.北京建筑大学 2014
[2]单张相片近景摄影测树技术研究[D]. 聂伟.北京林业大学 2009
本文编号：3028998
【文章来源】：测绘与空间地理信息. 2020,43(09)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Pix4dmapper光束法空中三角测量
根据实验需求，按图2左侧图像，将所有GCP从1到42进行编号，点号前统一以Z开头(如Z1，…，Z42)。为确定最优布设方案，分别采用4、9、14、17、38和42个GCP进行实验(即6组实验)，针对地形地貌特征，对整个研究区域均匀划分，对每一个控制点进行编号。原始控制点分布为横向(东西) 10个，纵向(南北) 8个。现采用画矩形框的方式，从大到小逐步缩小，选取控制点在矩形框范围内接近矩形框重心的点，作为代表控制该区域。根据Voronoi分割[14]，平面图形的重心通常被认为该区域的平衡位置[15]。然而在区域四周，由于控制点在边角区域精度会差一些，优先选择边角点。Pix4Dmapper软件快速处理后，选择控制点时，为保证准确性，每个控制点至少在5张照片上穿刺出[16]，高精度处理后排除掉Z8控制点，此控制点位置发生明显偏移，剩下41个控制点进行布设。根据无人机航测布设像控点特点和原则设计了5种布点方式，另外一种为41个控制点全部布设，确定像控点布设精度最高的数量范围。如图2所示。2 结果与分析
6)采用四周均匀布设方式和内部控制。即按照一定的密度在测区四周均匀布设，同时在测区内部中间布设一个像控点，如图3(f)所示(点Z4,Z7,Z13,Z16,Z19,Z23,Z28,Z32,Z38)。综合像控点分布与密度对无人机航测空三精度和像控点误差影响，我们选取了6种典型的布设方案均匀布设在整个研究区，进行了成果精度的分析和对比。其相应的精度指标见表4。表格中像控点RMSE表示该像控点个数时像控点的总体均方根误差:Error X,Y,Z表示该数量像控点在3个方向X,Y,Z时的均方根误差，用于观察每种数量像控点的误差偏向。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空三成果的航摄影像快速配准方法研究[J]. 答星,周勇兵,朱传勇,徐夏炎,滕松. 城市勘测. 2019(03)
[2]像控点刺点影像选取对无人机测量精度的影响[J]. 王丽霞,王晨辉,刘招,张双成,杨耘. 科学技术与工程. 2019(10)
[3]利用差分GNSS获取高精度无人机影像外方位线元素[J]. 张坤鹏,于广瑞,顾广杰. 测绘工程. 2017(07)
[4]无控制点数据的无人机影像DOM快速制作[J]. 曹明兰,薄志毅,李亚东. 测绘通报. 2016(08)
[5]共线方程线性化的矩阵模型[J]. 徐振亮,李艳焕,闫利,晏磊. 北京大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]大疆精灵4正式发布 最智能的无人机来了[J]. 吴敏一. 计算机与网络. 2016(05)
[7]无人机航摄技术在大比例尺测图中的应用研究[J]. 吕立蕾. 测绘与空间地理信息. 2016(02)
[8]加权Voronoi图重心在公共设施选址中应用的研究[J]. 庞慧,郑铮,赵巍. 河北建筑工程学院学报. 2010(04)
[9]利用模拟卫星摄影测量数据按EFP法光束法平差与直接前方交会计算高程的精度比较[J]. 王任享. 武汉大学学报(信息科学版). 2001(06)
硕士论文
[1]无人机光束法空三平差研究与实现[D]. 亓晨.北京建筑大学 2014
[2]单张相片近景摄影测树技术研究[D]. 聂伟.北京林业大学 2009
本文编号：3028998
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