固定翼無人機非量測相機免像控點空三精度分析
發(fā)布時間:2021-01-26 17:50
通過對無人機免像控點空中三角測量理論基礎(chǔ)與誤差因素分析,提出航攝相機嚴(yán)密三維檢校、穩(wěn)健的PPK定位模式、顧及地形的嚴(yán)密飛行方案和附加綜合系統(tǒng)誤差參數(shù)的GNSS輔助免像控點空三處理一整套解決方案。通過多個平差方案對比分析,證明該免像控點方案可實現(xiàn)固定翼無人機搭載非量測相機測制1∶2 000地形圖,同時提出了高精度稀少像控測圖的最佳方案。免像控點測圖方法省去了外業(yè)地面像控點測量工序,大幅減少了外業(yè)像控點測量的時間和成本開支,危險困難地區(qū)可有效規(guī)避安全風(fēng)險并實現(xiàn)高精度測圖,同時在大規(guī)模智慧城市傾斜攝影三維建模工程應(yīng)用中具有廣闊的應(yīng)用前景。
【文章來源】:測繪與空間地理信息. 2020,43(10)
【文章頁數(shù)】:5 頁
【部分圖文】:
航線與像控點分布圖
連接強度,構(gòu)架航線上的殘差小,可靠性高。表26種方案的平差精度Tab.2Adjustmentaccuracyofsixschemes方案控制點個數(shù)中誤差(±m)檢查點個數(shù)平面高程最大平面最大高程方案1410.070.080.140.211530.160.100.250.32方案270.050.100.120.231870.140.150.250.37方案330.060.140.140.341910.130.180.220.40方案470.040.090.080.231870.090.120.180.33方案500.070.140.150.411940.110.160.200.42方案640.050.090.140.311900.140.150.220.35圖26種方案的像控點高程精度示意圖Fig.2Elevationaccuracydiagramofimagecontrolpointsinsixschemes4)方案3的高程精度比其他方案都低,且殘差分布不均勻,平差的可靠性差。5)方案4的平面和高程精度最佳,使用像控點數(shù)量較少且殘差分布全區(qū)均勻,構(gòu)架航線上殘差最小,可作為高精度稀少像控測圖的最佳方案。方案6的四角像控平差方案與方案4精度略低,可以作為高精度測圖次選方案。6)方案5為免像控空三平差方案,在6個方案中精度最低,像控點平面中誤差為0.07m,高程中誤差為0.14m,但滿足1∶2000測圖精度限差,也驗證了文中所述方法的可行性。可用于大面積快速成圖與困難地區(qū)的免像控測圖,航攝完成后可直接進(jìn)入航測內(nèi)業(yè)環(huán)節(jié),省去大量耗費時間和成本的像控測量工序,可以有效提升整體測圖效率。7)實際作業(yè)中影響免像控點測圖精度的關(guān)鍵因素有:精準(zhǔn)的相機參數(shù)、合格的航攝影像、PPK的解算精度、攝區(qū)嚴(yán)密的七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系、空三平差參數(shù)設(shè)定及相關(guān)觀測值權(quán)值配賦。免像控點測圖方案缺乏多余觀測,作業(yè)流程注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)較多,一旦PPK解算存在粗差,直接造成定位粗差。尤其在較大面積測圖作業(yè)時,為確保
過0.3mm,即聯(lián)測距離在一定范圍內(nèi)對觀測網(wǎng)型的要求不高,設(shè)站靈活。表1中的數(shù)據(jù)繪出的x取不同值時聯(lián)測距離精度mD與y的關(guān)系曲線族,如圖4所示,隨著y增大,曲線族逐漸收斂為一條曲線,在式(10)中,當(dāng)x=D/2時(即設(shè)站點在兩點垂直平分線上),令mD=槡2ms,可解得:y=2ρ2m2s/m2β-D2/槡4。3)很顯然,當(dāng)0≤y≤2ρ2m2s/m2β-D2/槡4有mD≤槡2ms,說明在此范圍內(nèi)聯(lián)測距離的精度與直接測距的精度差不多。表1中,當(dāng)y≤847m時mD≤2.12mm。當(dāng)測角精度高且待測距離較短時,在一定范圍內(nèi)聯(lián)測距離的精度較高。表1中,當(dāng)100m≤y≤500m時,mD≤1.5mm,圖4中的誤差曲線也反映了這一點。筆者在本校實驗樓大約400m的范圍內(nèi)用TCA2003測量機器人進(jìn)行了實驗對比,按照上述分析結(jié)果,根據(jù)計算出的位置設(shè)站,進(jìn)行聯(lián)測距離測距和直接測距各5個測回,實驗結(jié)果表明,聯(lián)測距離的測距中誤差在一定范圍內(nèi)小于直接測距的測距中誤差。實際生產(chǎn)中,綜合考慮聯(lián)測距離的平距與高差值的精度,測量機器人應(yīng)盡可能靠近待測點安置,聯(lián)測距離值可代替直接測距值。圖4誤差曲線Fig.4Errorcurve3結(jié)束語本文根據(jù)TCA2003測量機器人機載“Tiedistance”程序原理,分析推導(dǎo)出兩點間不通視時聯(lián)測距離和高差的精度公式,確定使用該程序聯(lián)測距離時影響精度的主要因素,采用不同的實驗數(shù)據(jù)計算分析了聯(lián)測距離的精度大小以及待測點與測站點位置關(guān)系,即運用TCA2003測量機器人的“TieDistance”功能,測定兩待測點間的平距與高差,測站點位置選取靈活,操作簡便,可滿足一定的觀測要求,結(jié)果可信度高,當(dāng)測站點位置位于兩待測點的垂直平分線上且靠近于兩點的連線時,聯(lián)測距離精度較高,可代替
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]1∶500免像控?zé)o人機航測技術(shù)應(yīng)用研究[J]. 朱曉康,魏景帥. 地理空間信息. 2019(02)
[2]提高非量測相機高程精度關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 莊利有,方德濤,劉珊珊,徐嬋. 測繪通報. 2018(07)
[3]基于多視幾何理論的多旋翼無人機大比例尺測圖應(yīng)用[J]. 尚海興,黃文鈺,柯生學(xué),張釗,馬衛(wèi)昭. 西北水電. 2018(01)
[4]數(shù)碼相機畸變模型的相互轉(zhuǎn)換方法[J]. 任超鋒,張楠. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(07)
[5]全局一致性優(yōu)化的無人機大傾角影像相對定向[J]. 王一,胡莘,趙瑩芝. 測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報. 2017(04)
[6]顧及曝光延遲的無人機GPS輔助光束法平差方法[J]. 張春森,朱師歡,臧玉府,肖雄武,薛萬唱. 測繪學(xué)報. 2017(05)
[7]傾斜影像自動空三及其在城市真三維模型重建中的應(yīng)用[J]. 李德仁,肖雄武,郭丙軒,江萬壽,時月茹. 武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2016(06)
[8]控制點布設(shè)對無人機影像空三精度的影響[J]. 朱進(jìn),丁亞洲,陳攀杰,王新安,郭丙軒,肖雄武,牛科科. 測繪科學(xué). 2016(05)
[9]數(shù)字航空攝影測量的相機檢校[J]. 張建霞,王留召,劉先林,李天子,郭輝. 測繪通報. 2005(11)
[10]數(shù)碼相機檢校中的病態(tài)性及其解決措施[J]. 盧秀山,馮尊德,王東,張純連. 武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2003(S1)
本文編號:3001558
【文章來源】:測繪與空間地理信息. 2020,43(10)
【文章頁數(shù)】:5 頁
【部分圖文】:
航線與像控點分布圖
連接強度,構(gòu)架航線上的殘差小,可靠性高。表26種方案的平差精度Tab.2Adjustmentaccuracyofsixschemes方案控制點個數(shù)中誤差(±m)檢查點個數(shù)平面高程最大平面最大高程方案1410.070.080.140.211530.160.100.250.32方案270.050.100.120.231870.140.150.250.37方案330.060.140.140.341910.130.180.220.40方案470.040.090.080.231870.090.120.180.33方案500.070.140.150.411940.110.160.200.42方案640.050.090.140.311900.140.150.220.35圖26種方案的像控點高程精度示意圖Fig.2Elevationaccuracydiagramofimagecontrolpointsinsixschemes4)方案3的高程精度比其他方案都低,且殘差分布不均勻,平差的可靠性差。5)方案4的平面和高程精度最佳,使用像控點數(shù)量較少且殘差分布全區(qū)均勻,構(gòu)架航線上殘差最小,可作為高精度稀少像控測圖的最佳方案。方案6的四角像控平差方案與方案4精度略低,可以作為高精度測圖次選方案。6)方案5為免像控空三平差方案,在6個方案中精度最低,像控點平面中誤差為0.07m,高程中誤差為0.14m,但滿足1∶2000測圖精度限差,也驗證了文中所述方法的可行性。可用于大面積快速成圖與困難地區(qū)的免像控測圖,航攝完成后可直接進(jìn)入航測內(nèi)業(yè)環(huán)節(jié),省去大量耗費時間和成本的像控測量工序,可以有效提升整體測圖效率。7)實際作業(yè)中影響免像控點測圖精度的關(guān)鍵因素有:精準(zhǔn)的相機參數(shù)、合格的航攝影像、PPK的解算精度、攝區(qū)嚴(yán)密的七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系、空三平差參數(shù)設(shè)定及相關(guān)觀測值權(quán)值配賦。免像控點測圖方案缺乏多余觀測,作業(yè)流程注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)較多,一旦PPK解算存在粗差,直接造成定位粗差。尤其在較大面積測圖作業(yè)時,為確保
過0.3mm,即聯(lián)測距離在一定范圍內(nèi)對觀測網(wǎng)型的要求不高,設(shè)站靈活。表1中的數(shù)據(jù)繪出的x取不同值時聯(lián)測距離精度mD與y的關(guān)系曲線族,如圖4所示,隨著y增大,曲線族逐漸收斂為一條曲線,在式(10)中,當(dāng)x=D/2時(即設(shè)站點在兩點垂直平分線上),令mD=槡2ms,可解得:y=2ρ2m2s/m2β-D2/槡4。3)很顯然,當(dāng)0≤y≤2ρ2m2s/m2β-D2/槡4有mD≤槡2ms,說明在此范圍內(nèi)聯(lián)測距離的精度與直接測距的精度差不多。表1中,當(dāng)y≤847m時mD≤2.12mm。當(dāng)測角精度高且待測距離較短時,在一定范圍內(nèi)聯(lián)測距離的精度較高。表1中,當(dāng)100m≤y≤500m時,mD≤1.5mm,圖4中的誤差曲線也反映了這一點。筆者在本校實驗樓大約400m的范圍內(nèi)用TCA2003測量機器人進(jìn)行了實驗對比,按照上述分析結(jié)果,根據(jù)計算出的位置設(shè)站,進(jìn)行聯(lián)測距離測距和直接測距各5個測回,實驗結(jié)果表明,聯(lián)測距離的測距中誤差在一定范圍內(nèi)小于直接測距的測距中誤差。實際生產(chǎn)中,綜合考慮聯(lián)測距離的平距與高差值的精度,測量機器人應(yīng)盡可能靠近待測點安置,聯(lián)測距離值可代替直接測距值。圖4誤差曲線Fig.4Errorcurve3結(jié)束語本文根據(jù)TCA2003測量機器人機載“Tiedistance”程序原理,分析推導(dǎo)出兩點間不通視時聯(lián)測距離和高差的精度公式,確定使用該程序聯(lián)測距離時影響精度的主要因素,采用不同的實驗數(shù)據(jù)計算分析了聯(lián)測距離的精度大小以及待測點與測站點位置關(guān)系,即運用TCA2003測量機器人的“TieDistance”功能,測定兩待測點間的平距與高差,測站點位置選取靈活,操作簡便,可滿足一定的觀測要求,結(jié)果可信度高,當(dāng)測站點位置位于兩待測點的垂直平分線上且靠近于兩點的連線時,聯(lián)測距離精度較高,可代替
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]1∶500免像控?zé)o人機航測技術(shù)應(yīng)用研究[J]. 朱曉康,魏景帥. 地理空間信息. 2019(02)
[2]提高非量測相機高程精度關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 莊利有,方德濤,劉珊珊,徐嬋. 測繪通報. 2018(07)
[3]基于多視幾何理論的多旋翼無人機大比例尺測圖應(yīng)用[J]. 尚海興,黃文鈺,柯生學(xué),張釗,馬衛(wèi)昭. 西北水電. 2018(01)
[4]數(shù)碼相機畸變模型的相互轉(zhuǎn)換方法[J]. 任超鋒,張楠. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(07)
[5]全局一致性優(yōu)化的無人機大傾角影像相對定向[J]. 王一,胡莘,趙瑩芝. 測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報. 2017(04)
[6]顧及曝光延遲的無人機GPS輔助光束法平差方法[J]. 張春森,朱師歡,臧玉府,肖雄武,薛萬唱. 測繪學(xué)報. 2017(05)
[7]傾斜影像自動空三及其在城市真三維模型重建中的應(yīng)用[J]. 李德仁,肖雄武,郭丙軒,江萬壽,時月茹. 武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2016(06)
[8]控制點布設(shè)對無人機影像空三精度的影響[J]. 朱進(jìn),丁亞洲,陳攀杰,王新安,郭丙軒,肖雄武,牛科科. 測繪科學(xué). 2016(05)
[9]數(shù)字航空攝影測量的相機檢校[J]. 張建霞,王留召,劉先林,李天子,郭輝. 測繪通報. 2005(11)
[10]數(shù)碼相機檢校中的病態(tài)性及其解決措施[J]. 盧秀山,馮尊德,王東,張純連. 武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2003(S1)
本文編號:3001558
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