无人机像控布设对影像精度的影响

青海国土经略·技术交流
无人机航摄技术是一种新型遥感测绘技术，集成了遥感传感器、遥控控制、GNSS等技术，具有快速获取地物信息并进行提取分析的能力数据采集方法。

数据获取过程中的像控点的布设方法、位置及密度对项目工作量、进度及最终像产品质量影响很大，需重点关注。

目前，无人机航测按照像控点的布设方式可分为两类:①GNSS辅助无控制点数据的无人机航测;②像控点均匀布设的无人机航摄，主要借鉴传统航摄的像控点布设方式。

本文主要针对第2种方式进行实验分析，分析像控点的布设位置和密度对低空小型无人机高分影像定位精度的影响，从而选取适合小范围、高精度、高效率的乡镇测绘高分辨率影像获取的最优像控点布设方案。

1　无人机与数码航空摄影测量的区别
1.1　航空摄影
数码航空摄影基于稳定的大飞机平台，相机质量大、技术成熟，数据获取稳定，航摄成果质量可靠。

无人机相对传统航摄具有机动快速、操作简便、影像分辨率高等特点，在小范围的数据快速获取方面有巨大优势。

但是，在数据获取与处理上面又存在以下特点:（1）影像像幅小、基高比小、航线间距小、影像分辨率高、数据量大，加大了内、外业工作量及数据处理难度。

（2）航迹不规则。

小型无人机容易受气流剧烈变化影响，易导致影像倾角过大、影像倾斜方向不规律、无人机偏离预设航线飞行，造成航向和旁向重叠度不规则，对连接点的提取和布设增加了难度，使得影像匹配难度大，精度低。

1.2　像控点布设
数码航摄成果像控点布设方式有全野外布点、航线网布点、区域网布点及特殊情况布点等多种方式，又根据航摄成果、地形类别、范围等的不同又有差异，但就无人机航摄成果的特点，按传统数码航摄成果的要求布点，不但要求像控点多，地面点位判刺难度大，而且施测起来也比较困难。

因此无人机航摄成果布点方案必须从调整像控点分布和密度的两个方面进行试验对比分析，以选取布设方案。

2　像控点布设试验
本实验以智慧格尔木项目中的大格勒乡为试验对象，探究像控点分布和密度对空三及DOM的精度影响，选取219张影像为一个试验区进行探究，该试验区布设了38个精度检核点，可作为像控点或者检查点使用。

像片控制点的作用就是通过这些点成果信息，利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系，计算像片中其它待求点的平面位置、高程和像片外方位元素，因此布点方案及点位的选取均影响最终成果的精度。

2.1　实验布点方案
根据无人机航摄影像成果特点，参照传统摄影测量布点方法，为了分析像控点分布对影像定位精度的影响，设计3种布设方案（如图1所示）。

为了分析像控点密度对影像定位精度的影响，设计3种布设方案（如图2所示）。

2.2　像控点分布影响试验
无人机像控布设对影像精度的影响
◆　张明娟
（青海省第一测绘院，青海西宁　810001）
摘　要：近年来，随着无人机航测技术的发展，因其低成本、快速高效、使用机动、生产周期短的众多优势在测绘行业中广泛使用，但是像控测量作为获取地理信息数据的不可或缺的关键工序，相比传统布航测的像控点方法需更多的像控点，且施测不便，野外工作量较大。

针对该难题，本文首先分析比较了传统航空摄影测量与无人机航测的差异和优势，结合多个项目的生产实践，利用实例数据，通过不同布点方案对影像定位精度的分析对比和总结，提出了适宜小区域、高精度的无人机航测优化布点方案。

关键词：像控点布设；无人机；影像精度
2018年第1期67
设计3种控制点分布方案（如图3所示），三角表示控制点点，圆圈表示检查点，所有点位均含三维坐标。

（a）采用均匀布设的方案，控制点均匀布设于
测区内，整个测区均在控制范围内，共布设34个控制点（图上三角标识），4个检查点（图上圆圈标识）；
（b）采用控制点偏于左侧的布设方案，控制区
无法覆盖整个测区，共布设17个控制点，21个检查点;
（c）采用控制点居中布设方案，控制区也无法覆盖整个测区，共布设15个控制点，23个检查点。

分别进行无人机影像处理，统计控制点分布引起的空三及DOM 精度变化。

分析控制范围内的成果精度，结果如表1、图4所示。

对结果进行精度对比分析:①控制点的空三、DOM 精度最优，因其作为基准参与空三解算；②离控制区越远、越靠近影像边缘误差越大。

2.3　像控点密度的影响试验
在研究控制点密度对精度影响时，设计了3种方案，分别加密控制点，同样三角表示控制点点，圆圈表示检查点，所有点均含三维坐标，如图5所示。

分别进行无人机影像处理，比较不同像控点密度对应的空三和DOM 成果精度，具体如表2、图6所示。

（a）采用四周均匀布设，内部少量控制点布设，共布设23个控制点（图上三角标识），15个检查点（图上圆圈标识）;
（a）像控点均匀分布于测区（b）像控点偏于测区一侧（c）像控点布设于测区中间
图1　无人机航测3种像控点布设方案
（a）四周边均匀布设，少量内部控制（c）测区高密度像控点布设
（b）四周边加密布设，内部加密布控图2　无人机航测3
种像控点密度布设方案
（a）控制点均匀布设于测区内
　（c）控制点居中布设
（b）控制点偏于一侧布设
图
3　不同像控点分布方案
表1　不同像控点布设位置对空三及DOM
的精度影响（m）
图4　控制点布设位置对精度的影响
QINGHAIGUOTUJINGLUE
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（b）采用四周均匀布设，测区内部低密度控制点布设共布设30个控制点，8个检查点;
（c）采用测区高密度均匀控制点布设，共布设34个控制点，4个检查点。

3　结果分析
3.1　像控点分布对影像定位精度影响
无人机空三及影像结果的精度最弱点位于控制
区域外围，而不在控制区的中央。

控制区内部精度高而且均匀，控制区外围误差迅速发散，离控制区越远、越靠近影像边缘误差越大。

从试验结果得出：像控点应覆盖整个测区，并加强测区边角控制。

3.2　像控点密度对影像定位精度影响
试验中对不同的像控点密度进行了影像结果的对比分析，可以得出，像控点的密度均匀时，适当增加像控点的密度，精度随之提高。

但是当密度达到一定程度后，精度随之提高的趋势不明显。

过多的像控点只会增加外业测量的工作量，不会对提高影像精度有明显帮助，因此适当的像控点密度是最佳策略。

4　结语
本文就小范围、高精度、高效率的小范围无人机高分辨率影像获取的最优像控点布设方案进行试验分析，对比了无人机航摄像控点不同分布和不同密度的无人机航摄结果定位精度。

提出适于小区域的无人机航摄布点方案，即四周均匀布设像控点，内部适量均匀控制，相较于传统的航摄布点方式，该方式最终成果精度高、施测像控点数量少，相对性价比最优，适合推广应用。

参考文献：
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[4]　王聪华．无人机飞行器低空遥感影像数据处理方法［D］．青岛:
山东科技大学，2013．
（a）23个像控点,四周均匀布设，内部少量控制点布设
（b）30
个像控点，四周均匀布设，测区内部低密度控制点布设
（c）34个像控点,　测区高密度控制点布设
图
5　不同像控点密度分布方案
表2　不同像控点布设密度对空三及DOM
的精度影响 （m）
图6　控制点布设密度对精度的影响
2018年第1期
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