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探讨|无人机倾斜摄影测量技术标准

来源:三维前沿    查看次数:    发表时间:2020-03-13 15:42:48
目前,无人机倾斜摄影测量技术已被越来越多的行业认可和应用,但没有明确针对无人机倾斜摄影测量的国家技术标准,这给无人机倾斜摄影测量工作带来一定困扰。本文结合实际工作和学习经验,从无人机倾斜摄影测量系统、飞行航线的设计、控制测量、空中三角测量、三维模型质量这五个方面探讨无人机倾斜摄影测量技术标准。
 
1、无人机倾斜摄影测量系统介绍
 
1.1 飞行平台的性能要求

由于无人机用途不同,其性能标准也不一样。测绘型无人机对飞行标准要求更高,可以在载重、巡航速度、实用升限、续航时间、安全性和抗风等级等方面做出限定。
 
例如: ①无人机最低载重2 kg; ②多旋翼巡航速度大于6 m/s,固定翼无人机巡航速度大于10 m/s; ③电池动力续航时间大于25 min,内燃机动力续航时间大于1 h; ④抗风性要求不低于4 级风速; ⑤无人机实用升限能达到1000 m 以上,海拔高度不低于3000 m。

无人机系统
 
1.2 倾斜相机的性能要求


倾斜相机的性能要求可以从获取影像能力、作业时间、曝光功能、续航时间、POS 记录功能等方面做出限定。例如: ①倾斜摄影一次曝光采集的像素越高越好,但要根据设备成本考量,单个镜头不低于2000 万像素,一次曝光不低于1 亿像素; ②作业时间至少能满足90 min,最好具备全天候的作业能力;③有定点曝光功能,确保影像重叠度满足要求。
 
 2、飞行航线的设计

重点关注航摄高度、航摄重叠度。
 
2.1 航摄高度

航摄高度需要根据任务要求选择合适的地面分辨率,然后结合倾斜相机的性能,按照公式计算。

航高计算公式
式中,H 为航摄高度,单位为m; f 为镜头焦距,单位为mm; α 为像元尺寸,单位为mm; GSD 为地面分辨率,单位为m。
 
2.2 航向重叠度

一般应为60%~80%,最小不小于53%; 旁向重叠度一般应为15%~60%,最小不小于8%”。
 
3、控制测量 

3.1 常规三维建模

基于CC 算法,从最终空三特征点点云的角度可以提供一个控制间隔,建议值是按每隔20 000~40 000 个像素布设一个控制点,其中有差分POS 数据( 相对较精确的初始值) 的可以放宽到40 000个像素,没有差分POS 数据的至少20 000 个像素布设一个控制点。同时也要根据每个任务的实际地形地物条件灵活应用,如地形起伏异常较大的、大面积植被及面状水域特征点非常少的,需要酌情增加控制点。控制点测量采取附合导线测量方式,获取高精度位置信息。
 
3.2 应急测绘保障

发生地震、山体滑坡、泥石流等自然灾害后,为及时获取灾区可量测三维数据,不能按照传统的作业方式进行控制测量,可通过在Google 地图读取坐标、手持GPS 测量、RTK 测量等方式快速获取灾区少量控制点,生成灾区真三维模型,为灾后救援提供帮助。
 
3.3 点位选择要求

影像控制点的目标影像应清晰,选择在易于识别的细小现状地物交点、明显地物拐角点等位置固定且便于量测的地方。控制点测量完成后,要及时制作控制点点位分布略图、控制点点位信息表,准确描述每个控制点的方位和位置信息,便于内业刺点使用。
 
4 、空中三角测量

以CC自动建模系统为例,讲解空中三角测量的相关要求。
 
4.1 像片刺点

将野外测量的控制点信息,按照实际位置刺到自动建模系统中,这个工作叫做像片刺点。刺点位置一般是十字交叉的中心、直线的左右角点或直角的内角点,如斑马线的左右角点,根据影像分辨率和斑马线的宽度,估算角点所占的像素,把影像缩放到合适的大小完成刺点。
 
4.2 空三计算

该系统中空三计算是自动完成,采用光束法区域网整体平差方法进行。
 
4.3 空三精度

空三常规的精度指标只能表现整体的精度范围,却不能看到局部的精度问题,通过外方位元素标准偏差更能全面的表现。通俗来讲,空三运算的质量指标包括: 是否丢片,丢的是否合理; 连接点是否正确,是否存在分层、断层、错位; 检查点误差、像控点残差、连接点误差是否在限差以内。
 
5、三维模型质量

无人机倾斜摄影测量技术能够提供三维点云、三维模型、真正射影像( TDOM) 、数字表面模型( DSM) 等多种成果形式,其中三维模型具备真实、细致、具体的特点,通常称为真三维模型。可以将这种实景三维模型当做一种新的基础地理数据来进行精度评定,包括位置精度、几何精度和纹理精度3个方面。
 
随着我国科技和经济的迅猛发展,无人机倾斜摄影测量技术的应用也更加广泛。讨论和制定无人机倾斜摄影测量的技术标准将极大促进这项技术的规范应用,更好地为国家建设服务。

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