无人机航测精度的影响因素与解决方案

　　本文主体为两部分，一是分析无人机航测精度的影响因素，二是提高精度的解决方案。

　　影响无人机航测精度的因素

　　飞行控制技术

　　无人机体积小、重量轻，在航拍时受气流、风力、风向影响较大。无人机飞行不稳定，飞行时航偏角、俯仰角、翻滚角等姿态角值较大。另外，由于无人机飞行航高较低，相对地面物体移动速度较快，在曝光过程中成像面上的地物构像随之产生位移，构像位移的出现使影像模糊、影响成像质量。

　　相机质量

　　相机物镜存在较大色差和畸变差

　　相机物镜对不同波长的光线折射率不同，因此在焦平面上形成焦点，产生横向色差和纵向色差，使相片上的影像模糊不清晰。相机物镜是采用非球面研磨技术的透镜组，由于加工、安装及调试过程中产生一定残差。畸变差使被摄物体与影像之间不能保持精确的相似性，造成影像几何变形。

　　CCD芯片大小和分辨率

　　分辨率是指数码相机CCD芯片对被摄物体的解析能力。像素数量是衡量数码相机分辨率的关键因素，在等量面积上，像素越多，单元像素越小，影像的清晰度才越高，细节表现才越好，色彩还原才越逼真。否则，影像质量越低劣。

　　数码噪音

　　每一卷传统胶片对应一个感光度值，而同一台数码相机有多种不同的“相当感光度”值，当采用高感光度拍摄时，传感器信号被放大，干扰电流也随之放大，引起更多的噪音。产生数码相机噪音的原因有本身元器件的性能、线路设计采用的降噪技术、拍摄时使用了较高感光度、曝光不足、长时间曝光等因素，数码噪音引起图像上的杂点增多，使得图像质量降低。

　　技术方案

　　相片重叠度、基高比

　　小型数码相机大多为矩形阵面的CCD，并非传统的正方形。相片重叠度越大基线越短，基高比越小。小型数码相机的基高比为0.15左右，远小于传统摄影的0.50。在立体模型下，同名地物交会角较小，降低了立体观测效果，直接影响高程量测精度。如果在保证具有三度重叠的前提下，尽量减少相片重叠度或使CCD阵面的长边与摄影航线相一致，可以大大增加基高比，提高高程量测精度。

　　像控点目标选取

　　外业像控点测量时，对目标点的选取主要取决于影像纹理的丰富程度。影像纹理粗糙、弧形地物、线状地物交角不好，则直接影响外业点位选取精度。内业处理对像控点的转刺也有较大的影响，降低了成图精度。如果采取布设地面点后再拍摄方法，则能有效提高外业选点精度和内业转刺点精度，有助于提高成图质量。

　　大气条件

　　对摄影成像来说，比地物亮度更重要的是相片上相邻地物影像之间的密度差。如果地物影像之间没有密度差异，也就是没有影像反差，也就无法从影像上辨别地物。决定影像反差的因素除了地物本身特征外，还取决于阳光部分和阴影部分之间的差异。如果选择天气条件不好时拍摄，必然使影像质量变差。

　　提高无人机航测精度的解决方案

　　提高像控点精度

　　像控点精度包括像控点的测量精度和像控点影像目标精度。使用GPS测量像控点的精度较高，误差小于5cm，能够满足大比例尺测图的技术要求。像控点影像目标精度取决于影像纹理的丰富度，如果影像纹理较差则内业转点误差至少达到2～3像素。由于无人机航线设计的影像重叠度较高，采用先布设像控点再航拍则内业转点精度可提高至1.5像素以内，可将像控点精度提高至0.1 m，同时也能解决相片控制点布设不均匀问题。

　　像控点布设的好坏对后期成图起着相当关键的作用，首先，每个架次的至少需要5个相控点。若遇到地形起伏变化较大，数目植被复杂地区需加密像控点，若不加密或者分布不均匀覆盖飞行区域时，会导致翘曲、导致平差数据不能达到精度要求。关注测绘之家微信公众号了解更多！

　　提高相机畸变参数精度

　　无人机搭载的非量测相机影像畸变较大且检校结果不稳定，可通过提高相机畸变参数的精度解决该问题。一是建立三维控制场，及时检测无人机航拍前后的相机畸变参数；二是固定相机镜头，减小相机畸变参数变化对加密成果的影响。

　　提高影像清晰度

　　无人机航拍影像清晰度受飞行速度、快门速度、飞行颠簸程度等影响。将无人机飞行速度控制在每小时80km以内、相机快门速度1/120s，可降低影像噪音。

　　相机的曝光时间选取和天气有着密切的关系，当光线条件不好的时候，应该尽量增加曝光时间，同时在选定的两个曝光时间分别照相，通过相机的ISO数值进行比较，ISO数值越小则相片质量越好，所以选择ISO数值较小。

　　飞行高度控制

　　飞行高度主要影响的是飞行航片中的GSD（每个像素的实际大小），飞行高度的变化必然会影响航片相幅的大小。飞机离地面越近，GSD数值越小，则精度越高。从中也发现，地面起伏变化大的地区选取合适的飞行高度对提高精度也是相当重要的。