无人机航测内业数据处理技术微探

无人机航测内业数据处理技术微探

马卫玲

陕西国土测绘工程院有限公司陕西西安710054

摘要：无人机技术自出现以来，由于简单、便捷的优势一直是人们关注的热点。经过多年发展，特别是飞行控制、硬件集成等方面的进步，使得其在各领域中应用的范围越来越广。利用无人机进行航测，成为了新的热点技术。本文将主要对无人机航测内业数据处理技术进行详细的分析和阐述，希望对从事相关专业的人员提供帮助。

关键词：无人机航测；内业数据处理技术；数据处理；

1无人机航测

无人机航测是在原有的航空摄影测量技术的基础上衍生而来的，在测量精确度、灵活性等方面均有改进。同时无人机航测的适用性较强，可以针对各种复杂地形进行监测，且不会造成大量的成本消耗，因此很受专业认识的喜爱。基于无人机平台的数字航摄技术已显示出其独特的优势，无人机与航空摄影测量相结合使得“无人机数字低空遥感”成为航空遥感领域的全新发展方向，无人机航拍可广泛应用于国家重大工程建设、灾害应急与处理等方面，尤其在基础测绘、土地资源调查监测和应急救灾测绘数据获取等方面具有广阔前景。

2无人机航测内业数据处理技术

本文以某村实际测绘工作为例，对无人机航测测绘地形图的制作进行阐述，其所采用的比例尺为1∶2000。

2.1航空摄影

在测绘工作开展中，无人机航测的主要航线为自东向西，平均航摄的比例尺定在1∶23533，为保证影像的精准度，其飞行高度平以及航高控制在1350米和650米左右，地面分辨率为0.13米。

2.2像片控制

1）影响资料分析

本次测量工作中，为了保证像片质量，将其重叠度、拍摄范围、像片倾斜角度、高差等内容均进行了合理把控，其中重叠度的设置分为航线间隔和旁向重叠度以及航向重叠度两种，航线间隔和旁向重叠度控制在30%-40%之间，航向重叠度则控制在65%-75%之间，且无任何漏拍区域。而像片角度则控制在斜角4度以内，旋偏角8度以内。航摄范围则控制在3-6个基线内。同航线高差<30m，实际与设计航向<30m。实际航线偏离设计航线不大于像片上10cm。像片位移误差<30m。航摄影像清晰、无云影等遮挡，满足设计要求。

2）像控点布设及刺点

本次航测中，像控点的布设控制在航线方向上的10-15个基线之间，且每个2-4个基线布设一次。这样的布设方式能够强化航测效果，控制每个航测区域，减少漏测等情况的出现。像控点应选在航向及旁向重叠有5-6张像片的区域内。在像控点布设完成后，需要对其编号。在编号过程中遵循“GP+航片号四位+点序号”。待像控点布设完成后绘制布点示意图供内业加密和存档。

3）刺点及装饰情况

刺点在设置过程中要确保其误差不会超过像片直径的0.1毫米，且无刺透和双孔现象。点位说明确切，略图完整明了，刺孔、略图、说明与实地柱位一致。在像片正面用红色直经为7mm的圆形整饰像控点，并注记点号。且在像片的背面用铅笔绘制点位略图和标注文字说明。

2.3像控点测量

像控点在测量过程中主要采用的设备有全站仪、RTK等常规仪器，测量人员需要按照具体的航测规范要求准确操作，以确保测量的准确性。本次像控点的测量主要采用了全球定位接收机，已知控制点为加密的一级GPS控制点。在全部像控点测量完毕后再收参考站。施测现场对点位进行拍照并制作成点位信息表供内业加密使用。然后处理检查合格后的像控点数据，基线处理采用Compass静态处理专业版软件。

2.4该像控网精度

该村片区像控网精度统计。

1）线向量检核，同步环、异步环验算

共验算同步环15个，其中环线全长相对闭合差最大为6.52ppm，限差为15.0ppm。共验算异步环9个，其中坐标分量闭合差最大Wx=4.46cm，Wy=6.46cm，Wz=6.36cm，限差为：2n=±21.06cm。

2）三维无约束平差

三维无约束平差最弱边相对精度1/15267，边名：2174-2173（边长267m）。

3）二维约束平差

约束平差最弱边相对精度为：1/17725，边名：2174-2173（边长267m）。最弱点2259，点位中误差±2.03cm，限差±20.0cm。

该村片区像控网精度统计。

1）基线向量检核，同步环、异步环验算。共验算同步环14个，其中环线全长相对闭合差最大为4.48ppm，限差15.0ppm.共验算异步环14个，坐标分量闭合差最大为：Wx=-2.32cm，Wy=18.16cm，Wz=-12.55cm，限差为：2n=±21.06cm。

2）三维无约束平差。三维无约束平差最弱边相对精度为1/14131，边名：2127-G04（边长545m）。

3影像预处理

无人机航摄系统搭载非量测数码相机进行航拍，然而相机自身的性能对测量精度影响较大。未经处理的航摄影像畸变差较大，无法用于空三测量等后续处理工作。所以，在影像进行空三加密前，需要先对其进行畸变差改正。在没有室内和室外高精度检校场的情况下，通常根据非量测数码相机提供鉴定报告。

4空中三角测量

空中三角测量加密使用IPS4.1系统进行加密。采用卫星点位辅助光束法区域网加密平差。

空三加密应以外业布设的区域网的航线数和基线数为基础，由于航测外业全部采用平高点连测（个别困难点为高程点），空三加密区域的大小由内业根据资料情况进行调整。空三加密导入IMU/GPS的摄站点坐标、像片外方位元素时，应注意GPS天线分量、IMU偏心角系统改正值。

加密时以像控点成果为基础结合航空摄影的POS数据，使用IPS4.1系统，先进行影像空三自由网匹配和平差，在自由网平差各项技术指标符合要求的基础上，加入像控点进行约束平差。

自由网匹配时先进行自动匹配，在此基础上按下列步骤进行人工干预和平差。人工干预按一下原则进行：

对于匹配的公共点稀少，不均匀区域，进行人工选取，选取时遵循准确性、均匀性原则。

公共点选取不可少于五片重叠（区域网外围三片重叠，个别两片重叠）。

计算匹配点点位中误差，对于点位误差超限的点进行修正，删除点位在影像不易判读的粗差点。自由网匹配的限差为0.8像元，对大于0.8像元的匹配点采用人工干预的方法重新进行选取，直到所有匹配点均符合要求。

在自由网匹配与平差符合要求的基础上，导入外业控制点进行约束平差，对个别精度不兼容的外业控制点进行剔除。

5DEM、DOM制作

5.1DEM制作

通过影像匹配生成的公共点与外业像控点测量资料采用IPS4.1自动生成用于正射纠正的DEM模型，DEM格网精度5m*5m，自动生成的DEM需要进行滤波处理，滤除非地表要素的高程。

5.2DOM制作

IPS4.1系统全自动生成DOM主要包括：DEM数据处理、影像匀光匀色处理、DOM纠正处理、色调均衡处理以及DOM镶嵌处理。系统生成的初步DOM结果，还要经过人工编辑，对初始DOM成果实施颜色和几何处理。

61∶2000地形图制作

配合外业控制点数据及IPS4.1空中三角计算后生成的加密文件，导入MicroStation软件建立数字立体模型完成测图，生成最终的地形图。根据航空摄影测量内业规范及地形图图式进行地物、地貌要素的采集。外业调绘人员利用已有的图纸和测图数据，开展实地调绘、修测、补测等工作。

7无人机航摄影像成图精度分析

8结语

综上，通过该技术的应用不仅提高了测量工作的质量，还降低了成本支出，弥补了传统测绘技术中存在的不足。相信随着技术的不断发展，该技术也将得到完善，促使无人机航测系统为测绘行业提供更加精确、清晰的数据信息。

参考文献：

[1]欧军.无人机航测内业数据处理技术研究[J].科技资讯，2017（27）