无人机测图的像控点布设优化及精度提升措施

张鹏杰 赵志斌

阳泉市自然资源卫星应用技术中心 山西省阳泉市 045000

摘要：无人机航空摄影技术具有机动、灵活、操作简单、精度高、成本降低等优点，已逐渐成为测绘领域新的首选，就以该项目为例，使用该技术，大大减少了数字化测图的工作量，外业调绘量也降低65%以上，精度完全满足规范要求，改变了传统测量的工作模式，为水利工程大比例尺地形图的测绘提供了新的技术手段。本文对无人机测图的像控点布设优化及精度提升措施进行分析，以供参考。

关键词：无人机测图；像控点布设；优化精度

随着现代化测绘技术的迅速发展，无人机在各个领域的应用愈加广泛。由于无人机体积较小，空中姿态变换较为灵活，同时受空域管制影响相对较小，获取测区影像数据较快，所以，采用无人机获取测区范围内的航空影像数据，进而进行基础测绘工作，尤其是地形条件相对复杂的区域，采用无人机低空摄影测量技术，能够实现区域快速成图、基础测绘数据快速获取工作。基于无人机摄影测量技术的测速快、实景表现性强等特点，其在城市规划、数字城市建设、新农村测绘等方面具有较为重要的应用研究价值。

1.像控点布设原则

采用无边框摄像技术选择科学合理的gizmos形状来设置基线镜头，可以大大提高后续测量结果的准确性，减少工作量，提高生产率。布置地面曲面（例如小控件）时，请遵循一些准则，根据实际需要选择最佳布管方法，方法是合并测量区域的地形曲面。地板在整体设计中的作用类似于手柄:（1）地板像手柄一样应均匀放置在立体中。（2）同一位置的地面控制柄应测量为平点；（3）地面如手柄实际敷设的连接应尽可能远离直线；（4）在地面的实际布线过程中，如同使用小控件一样，应将地面符号放置在点位置，或在较亮的目标点处选择类似的夹点，以提高点的精度和可靠性，如同使用小控件一样。

2.像控点的选择与布设分析

2.1像控点点位选择的基本要求

1图像控制点的目标图像应畅通、清晰、易于区分，纹理丰富；2图像控制点的位置不应小于1cm；3为了保证交叉和定位精度，图像控制点与方位线之间的距离（图像边缘，即连接相邻图像主点的线）不应小于3cm；分布在自由图像边缘上的点、待形成的边缘等方法，应选择在轮廓线之外。当然，在实际工作中也会遇到许多特殊情况。必须按照标准规范灵活地进行处理，不能以局部和盲目的方式进行选择。

2.2像控点的布设方案

根据调查区域的实际面积、地形等条件和工程的精度，控制点有三种布局方案：全场、疏排和特殊情况。

（1）场外分布点是指场内数据处理所需的所有控制点由场决定的布局方案。在摄影测量工作中，根据测量区域中已知的一部分点的精确大地坐标，通过空三加密对整个测量区域中的任意点的坐标进行加密。由于各种原因，这些已知点有时不能从现有数据中获得。采用传统的方法测量测量区域中的某些平面高控制点，如GPS联合测量或全站仪测试。实际工作证明，整个现场部署方法工作量大，对外部条件要求较高。一般情况下，只能在小面积测图和测图精度要求较高的情况下使用，即一般适用于特殊要求和特殊地形。

（2）稀疏布局点的稀疏布置意味着在现场测量中只测量少量的图像控制点，然后通过内部加密方法获得其余的控制点。用于分析空中三角测量的场布局方案通常通过路由点或区域网络点来执行。路由网络由多个导航带组成。图像控制点应沿一定的航向、旁向重叠和均匀的基线数排列。考虑到内部工业加密的准确性，在导航带的开始和结束时必须有图像控制点，并且每个特定数量的图像控制点应该设置检查点。当部署区域网络时，可以沿着区域网络的周边放置六个或八个平的高控制点。当图像和图像的重叠度不满足要求，图像中存在较大的云和阴影图像时，不适合使用该方法。此外，由于平面点布置在区域网络周围，跨度大于海拔点。因此，在区域网络内，根据一定数量的基线布置多行高程点，以满足高程的跨度要求。

（3）由于地形条件和航摄资料的影响，空中拍摄区域的接缝布局、侧面重叠的布局不足、航向重叠的布局不够，主次布局的特殊布局。E标准点下降。滨水和海岛的布局应按照规范中的特殊条件的规定进行。当然，绘制的比例尺、照片的规模、图像的大小、时间、地形、技术设备和经济条件都是影响图像控制点布局选择的重要因素。对于实际工程，我们必须综合考虑和选择一组最优的图像控制点，如图2.1所示：

图2.1 大疆无人机像控点

3.像控点布设方案精度对比及精度提升措施

3.1像控点布设方案精度对比分析

基于Pix4Dmapper分别解算，生成区域网光束法空中三角测量平差报告，统计每种方案像控点的点位中误差及X、Y、Z三方向的平均误差，经空中三角测量平差后，方案2的平面点位中误差最小，方案1精度最低，方案平面点位中误差整体差别不大，精度约为10~11mm。高程方向方案精度最高，在高程方向精度差异明显。

3.2测区DSM、DOM及精度提升措施

（1）选择气象条件较好的时段进行无人机航测保证成图精度，减弱飞行误差并提高影像匹配准确度；航摄完成后，现场检查飞行质量与影像质量。（2）采用GPS实时动态载波相位差分测量像控点坐标，提高像控点测量精度。（3）像控点布设保证上空开阔，点位标志设置清晰醒目，便于内业刺点识别。（4）飞行前检定相机参数，采用云台稳固安装在无人机上，提高影像拍摄稳定性，采用较为全面的畸变参数可最大限度地提升航测成果精度。（5）无人机航片后处理软件众多，如ContextCapture及Pix4Dmapper等，其中空三加密平差算法是各软件关键部分，应选取高精度后处理软件提高空中三角测量解算精度。

3.3地形图成果精度分析

对于未加密的gizmos排列，曲面图形的精度从精细到不良顺序都是均匀的，从边分布到居中。因此，由于测量的区域不规则，

且只有区域中心的掣点排列方式无法反映区域的整体造型，因此由于控制区域中心的排列所产生的地形制图精确度最低。平面图的排列方式使测量区域的整体造型得以完整反映，从而使地形显示精度稍高。条纹均匀分布，以便测量区域中心之间的距离可以充分反映区域的整体造型和区域的地形位置（如果区域的边缘位置符合w）。

4.参考文献

本文采用无人机低空摄影测量技术对某山地丘陵地区非规则区域进行地形图测绘工作，根据研究需要，设计测区周边布设、测区中心布设、测区均匀布设像控点布设方案，并分别对各方案进行像控点加密布设研究，对不同方案所得到的地形图成果精度进行分析评定，结果表明：在像控点布设能够充分反映测区边缘形态的情况下，在测区范围内加密布设像控点，其成果精度最高；但实际布设像控点时，需综合考虑像控点布设成本和外业工作量，在满足地形图成果精度的前提下，减少像控点布设数量，进而提升工作效率。而如何免布设像控点获取高精度实景模型，是今后的重要研究方向

5.参考文献

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