无人机航测像控点布设方式对实景三维模型成果精度的影响研究.pdf
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1、0引言在无人机技术和数字摄影技术快速发展的背景下,具有测速效率高、实景表现效果直接等优势的无人机航空摄影测量技术发展迅速,被广泛应用于国土测绘、选线设计、环境监测、应急救灾等众多领域1。无人机航空摄影测量技术应用中,像控点的布设方式和数据处理是影响无人机航空摄影效率及成果精度的关键因素2,会从模型成果数据的信度、准度和可用性3个方面对测绘过程的作业效率、生产成本、劳动强度等产生直接影响。本文以长沙职业技术学院校园为研究区域,航测数据来源为大疆无人机拍摄的校园影像。采用对比分析的研究方法设置不同的实验方案,试验方案的变量为像控点的分布情况,基于实景建模软件Context Capture 配合倾斜
2、摄影测量方法完成实景三维建模工作,并通过软件处理外业采集的数据,比较模型空三加密点精度、检查点精度和几何精度,分析无人机地面像控点的不同布设方式对实景三维模型建模精度的影响机制,探讨满足规范精度要求的像控点优化布设方式,验证可视化三维实景模型的可行性及精度的可靠性,为智慧城市、智慧校园建设提供关键技术保障。1外业航摄数据采集1.1测区概况测区位于湖南省长沙市湘江新区,地理坐标大致为北纬 281253.3,东经 1225024.3,面积约0.3 km2,南北方向约0.45 km,东西走向约0.65 km,高程为52 m左右。地区属于亚热带大陆性季风气候,冬寒夏热,四季分明,春秋短促,冬夏绵长。校
3、区基本地形为西高东低,地势开阔,无高大建筑,适合无人机航测数据的采集。1.2航拍参数航拍设备采用“大疆”精灵4 PRO航拍无人机搭配高清相机,无人机三挡飞行模式可以应对不同场景的航拍,运动模式下的飞行速度达到72 km/h,满足高速航拍的要求。机身前、后方及底部均配置视觉传感器,机身左右两侧配置红外传感器,五向环境感知功能可大幅提升飞行安全性,OcuSync 2.0 系统可实现10 km图像传输。搭配的广角镜头由7组8片全玻璃镜片组成,具备出色的解析力,可以呈现细节*湖南省教育厅科学研究项目“基于单基站CORS系统无人机航测三维实景建模及应用研究”(21C1657)。【作者简介】黄维,女,湖南
4、长沙人,硕士研究生,任职于长沙职业技术学院,讲师,研究方向:建筑工程测量。【引用本文】黄维.无人机航测像控点布设方式对实景三维模型成果精度的影响研究 J.企业科技与发展,2023(6):80-83.无人机航测像控点布设方式对实景三维模型成果精度的影响研究*黄维(长沙职业技术学院,湖南 长沙 410000)摘要:无人机航空摄影测量技术是一种快速有效的测绘手段,像控点的布设方式是影响测区实景三维模型精确度的重要影响因素。文章以长沙职业技术学院校园为研究区域,设置不同数量及分布的像控点布设对比方案,以大疆无人机航拍获取的校园影像作为数据源,采用对比分析的研究方法设计周边布设、中心布设、均匀布设及无布
5、设4种像控点布设方案,试验方案的变量为像控点的分布情况,通过实景建模软件Context Capture处理外业采集的数据,比较模型空三加密点精度、检查点精度、几何精度,分析无人机地面像控点的不同布设方式对实景三维模型建模精度的影响,探讨满足规范精度要求的像控点优化布设方式。关键词:无人机航测;像控点布设;实景三维模型;精度分析中图分类号:P258文献标识码:A文章编号:1674-0688(2023)06-0080-04企业技术实践黄维.无人机航测像控点布设方式对实景三维模型成果精度的影响研究80丰富的成像效果,具有2 000万像素的CMOS(金属氧化物)影像传感器和12 800的感光器,在暗光
6、拍摄下可展现更多细节;搭载的高性能影像处理器支持H.265编码格式,可以拍摄分辨率为4 000、帧数为60的视频。航测飞行一共6次,完成高重叠度航拍,同一航线上相邻相片的纵向重叠率设置为80%,横向重叠率设置为65%,相对飞行高度为60 m,地面分辨率为1 cm,飞行时间为120 min,获取照片2 474张。2像控点布设优化方案及实践2.1布设要求像控点的布设方式与数量直接决定后续成果的精度,并影响成果真实的地理坐标3。在选取和布置像控点时,要遵守一些基本的规则,考虑地形情况、拍摄数据及信息处理方式等影响因素,像控点的布置要求具体如下。(1)像控点通常选择比较锋利的特征点,例如斑马线角点、道
7、路引导箭头顶点,尽可能选在固定、平坦、清晰、易于辨识的地方,避开树木和房屋角落等易受阻碍的地方。(2)手动标记像控点的大小要超过70 cm,可以用红漆进行喷涂标记,图案要有一定的边角,方便内业技术人员清楚地看到定位部位。(3)附上 24 张实况照片表示像控点所处的定位,其中要求有一幅近距离定位图和一幅周围环境定位图。尽可能设置一个地面标记或选取一个容易识别的显著靶点,提升图像控制的准确性和可靠性。(4)像控点布置完后,做好草图笔记,以便内业技术人员进行控制点刺点工作。2.2像控点布设方案设计本文测区整体形态为较规则的长方形,依据像控点布设要求,综合考虑测区的面积、地形地貌、建筑密度等因素,设计
8、布设方式。进行野外布点,通过实地勘测,选择清晰可辨的地物特征点作为控制点,控制点均为平高控制点,数量总共36个,其中像控点为 20个,检查点为 16个,用符号 Pt表示。通过网络RTK(实时动态)技术测量控制点坐标,为保证CORS(跨域资源共享)系统的稳定性,采用“合众思壮”RTK UFO U5连接CORS 系统,对校园外的3个E级GPS控制点进行动态定位测试和复核,然后精确测量36个控制点的平面坐标和高程,将实测数据作为真值用于数据对比。在内业处理时,设计4种像控点布设方案(布设参数见表1,像控点分布情况如图1所示),分别进行刺点和空三加密平差处理。方案1 采用周边布控的方式布设10个像控点
9、,像控点均在测区边界线相近的位置,相邻的点依次串联构成的面尽可能覆盖整个测区。方案2相较方案1,像控点数量相同,但位置分布在测区中部区域,采用的是中心布控的方式。方案3布设的10个像控点位置则结合了周边布控和中心布控2种方式,在边缘布设的同时,还在测区中部增设少量的点,像控点均匀布控在整个测区中。方案4未布设像控点,以无像控点方案作为初始的对照数据,与不同像控点布设方式下空三加密的结果进行点位精度对比分析,并与不同像控点布设方式下三维模型中的几何长度进行长度检查分析。表1不同航测像控点布设情况(单位:个)方案1234像控点数量1010100检查点数量16161616几何长度检查数量6666pt
10、10pt15pt17pt13pt5pt4pt18pt19pt12pt3pt14pt17pt20pt1pt9pt11pt2pt10pt6pt7pt8pt14pt20pt18pt1pt10pt2pt6pt5pt4pt8pt7图14种像控点分布情况2.3空中三角测量空中三角测量是无人机倾斜摄影后期数据处理的关键步骤,其结构精度直接作用于后续数据处理成果4。本文空三处理采用实景建模软件 ContextCapture,将航测拍摄的相片分组添加到软件,设置选项为图像坐标选择“WGS84经纬度坐标系”、地理定位精度选择“标准”、选择“POS文件”、选择“软件自动企业科技与发展,2023年,第6期,总第500
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