余运涛

摘 要：随着科技的进步和社会的发展，我国摄影测量技术得到了大幅提高。鉴于无人机轻型化、便捷化和智能化的特点，无人机航测在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取以及小区域地形测量方面具有高效、直观等显著优势。本文着重分析了无人机航测精度影响因素，采取有效措施來减少对测量精度的影响，提高测量精度及效率。

关键词：无人机;航测外业;航测精度

无人机航测遥感技术是无人机遥感技术与为卫星遥感系统结合的产物，此技术在工程测量中具有非常重要的作用，尤其在城市测量中效果明显。它采用低空飞行测量，受限因素少且精度高、应用灵活、费用低、设备简单，却能得到相对精准的数据。

1 无人机简介

无人机航测是指通过遥控或者远程控制的小型无人机进行摄影测量和遥感。随着近年来无人机技术的成熟和发展，无人机越来越广泛的应用在航测、摄影、巡检等多个领域，极大的增强了工作效率，为社会提供了新的系统解决方式。因此，航测也是随着低空无人机发展兴起的一门学科，叫遥感科学。即通过摄像和定位技术对我们所处的物理世界进行非接触式时空定位。简单说就是利用无人机对地面地形和相关的设备设施进行精确的定位和建模。所以在航测过程中，精度的控制影响着最后成像的效果，好的成像和测量数据能够有效的指导实际的工作，接下来我们将讨论影响航测精度的因素。

2 无人机航测系统

无人机航测系统由无人机载体、飞行控制系统、影像获取设备、数传系统、图传系统、地面接收终端、数字摄影测量工作站和地面遥控装置组成。在数据采集阶段影像曝光的瞬间，飞行控制系统采集了像主点曝光瞬间的位置信息、姿态信息、影像参数等;将这些信息通过数传系统和图传系统传输给地面设备;飞行完成后利用影像数据预处理检查数据的准确性和完整性，对不符合要求的数据实施补飞或重飞。

3 无人机航测精度影响因素

3.1 像控点布设影响

像控点是根据无人机测量控制点加密情况和测图需要布置的，测量的控制点有平面坐标、高程坐标，这些控制点称为像片控制点，而控制点的布设是根据成图精度以及像片条件而设定的。像控点的数量及分布情况对成图的精度有着较大的影响，需要制定合适且合理的布点方案。在实际布设像控点过程中考虑精度及《低空数字航空摄影测量外业规范》的相关要求，宜选点位大致相等区域且点位清晰，距离不宜过长，容易分辨即可。实际操作中，可以采用实地铺设标靶点的方式进行，也可以采用实地选刺点的方式进行。像控布点可以采用区域网布点、根据需要也可以采用航线网或全野外布点的方式进行。

3.2 像控点测量影响

准确测量像片控制点的平面坐标和高程坐标是提高成图精度的关键措施之一。像片控制点的测量一般采用GNSS技术，包括GNSS静态测量、GNSS RTK测量等。目前多采用网络RTK或CORS系统，以及千寻系统去进行像控点的测量。测量标准参照《卫星定位城市测量技术规范》的要求执行。

3.3 硬件系统

无人机硬件是航测系统的基础硬件，无人机的稳定性、持续性都是影响航测精度的因素。不同的无人机类型各项指标上也有所不同，固定翼无人机和复合翼无人机的巡航速度为每秒20—30m;旋翼无人机的巡航速度为每秒6—15m。无人机巡航速度的不同，会影响巡航中的摄像清晰度和成像质量，巡航速度越快，偏移量越大，因此对精度的影响也就越大。电池续航无人机续航普遍在半小时至2个小时，内燃机续航无人机续航可以到四个小时，另外还有一种直电的无人机，主要用来执行较大设备的持续拍摄或者监控。无人机的续航主要影响航测的工作效率。航测系统中另一个重要的硬件系统就是摄像系统，摄像系统主要搭载微单相机及相应的镜头，对于精度要求比较高的航测，会搭载传感器或可以直接测量距离的设备。相机的镜头、曝光速度等都是影响航测精度的重要因素，但是曝光等操作也需要和无人机的巡航速度进行协同考虑。

3.4 飞行高度影响

无人机飞行高度是影响测图质量的重要因素之一，飞行高度会影响航片像素的大小（GSD），飞行高度变化也会影响拍摄照片的图幅大小，像片合成时的重叠率。飞行高度越低，（GSD）数值就越小，相对精度就越高，反之，飞行高度越高，（GSD）数值越大，相对精度也越低。因此在实际外业测量时，根据地势、地形选取合理飞行高度，同时考虑飞机的飞行安全避免撞到高的建筑物或者树木。

4 如何控制低空无人机航测精度

4.1 提高数据采集精度的经验性做法

无人机航测的精度取决于很多方面。在外业采集过程中，选择较好的天气、做好相机的调校尤为重要。

4.2 硬件系统的配合

无人机巡航速度的选择，低空无人机的速度越大，震动越大，对航测精度的影响也就越大，但是在实际的操作过程中，最重要的是巡航的安全，所以巡航速度需控制在最安全的巡航速度，而不是越小越好，然后通过提高快门速度来降低在巡航中震动以及便宜的影响。实际航测过程中， 尽量选择快门速度大于1/1000秒，以减少低空无人机震动带来的影响及因为巡航速度带来的位移偏差。另外，快门速度也需根据实际航测时地面的分辨率进行调整，如果地面分辨率在0.05米，巡航速度在25米每秒，这时需选择1/1000的快门速度，其余的要根据实际情况进行测算。

4.3 减小投影误差增强航片几何属性

航摄相片为地面景物的中心投影构像，而地图是地面景物的正射投影，当地面和相片均严格水平时，两种投影结果是等效的;但地球表面起伏将引起像点位移，无人机平台飞行过程中的波动会引起相片倾斜。因此，尽量选择晴朗无风的天气条件进行航拍，以增强相片的判读性和保证飞行姿态的稳定性，从而提高相片坐标系下的像素点平面精度;在高差大于1/4相对航高的测区需分区进行航线设计，以减少由投影参考面变化造成的投影误差。

4.4 提升软件的运算能力和定位精确度

系统建模主要依靠系统的运算能力及系统内置的GPS准确度来控制， GPS越精确，能够给予无人机更好的自定位，由此进行的三角测量定位能够更加准确，然后通过快速准确的运算计算出拍摄图片的每个点的位置和距离，增加航测精度。目前GPS对于空间高度的感知存在一定的技术难度，技术成熟度远没有平面GPS成熟，因此在无人机上增加遥感系统，或者红外线测距仪等一系列的设备，也能增加航测的精确度。

4.5 像控点布设及测量优化提高平差精度

空中三角测量是基于地面像控点坐标，利用后方交会原理计算得到相片的内方位元素和外方位元素;再基于立体像对中的内外方位元素和像点坐标，利用前方交会原理计算得到对应的地面坐标。同时，需要采用复合要求的测量仪器运用正确的测量方法获取高精度的像控点坐标成果。

综上所述，无人机的兴起，使得低成本的航测成为可能。无人机操作简单，容易上手，起飞降落没有大的限制性条件，成本也是遥感测量中最低的。对于航测，最重要的是精度的控制，无人机的硬件系统、摄像系统等以及系统的建模和定位能力，都是影响航测精度的主要因素。因此要着重分析低空无人机航测精度的控制。

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