测量装置

如何提高航测精度

发布时间:2023/3/20 17:20:32   

01外业阶段

1、测量场地确定

①作业区域卫星图分析;

②准确抵达现场,识别作业区域范围;

2、判断天气条件

天气的好坏直接影响到航拍测量的效果,所以我们在出发航拍之前一定要掌握当日天气状况,并并观察以下几点:

①云层厚度,多云天气或者高亮度的阴天最好;

②光照,光照不好应增加曝光时间,iso数值低代表成像质量好;

③测定现场风速,地面四级风(6m/s)及以下适宜,逆风出,顺风回;

④温度0℃~40℃,温度过高或过低影响电池稳定性及相机精度;

3、记录当天作业日志

记录当天风速、天气、起降坐标等信息,留备日后数据参考和分析总结。

4、地面像控点布设与数据采集

①像控点必须在测区范围内合理分布,通常在测区四周以及中间都要有控制点。要完成模型的重建至少要有3个控制点。0.3平方公里需要最少5个像控点,均匀分布。控制点不要做在太靠近测区边缘的位置。

②地面像控点数据采集应与无人机用同一cors端口;

5、起飞前准备,设备检查

①遥控器插入4G网卡;

②SIM卡安装检查,cors连接信号检查;

网络诊断:左上角(三)符号→设置→网络诊断→正确连接

RTK连接:点击左下角飞行→右上角…符号→打开RTK模块→选择RTK服务类型(网络RTK)→回到执行页面右上角图标变为白色为连接成功,红色不成功

③检查飞机及遥控器电池电量;

6、无人机起飞

点击规划→点击摄影测量→点击地图建立第一个航点(双击删除)→航点设置→选定区域→设置飞行高度→调整航线重复率→调整边距

相机设置→照片比例→白平衡→设置云台角度→为提高精度建议关闭畸变修整

返回主界面→点击保存→输入任务名称→确定→切换至相机→调整相机参数→点击执行→阅读注意事项点击确定→右滑开始执行飞行作业

7、飞机工作状态监测,

将遥控器天线切面面向飞行器,以获得最佳信号。电池电量不足可以手动结束任务,(APP将记录断点)更换电池后可继续执行。随时准备处理应急状况;

8、无人机降落

无人机按设定路线飞行航拍完毕后,根据规划设置,默认自动返航。遥控操作手到指定地点待命。

9、数据导出检查

降落后,将SD卡中的图片导入电脑进行建图。

10、设备整理

①检查飞机及遥控器剩余电量,更换收纳电池;

将飞机与遥控器收纳整理装入箱内指定位置;

11、无人机飞行高度

(采用仿地飞行或飞到较低)

无人机航测高度存在的差异会对成图精确度产生较为直接的影响,-般来说,航测高度存在的差异会影响像素,若高度处于变化状态,还会使像片相幅受到影响。通常来说,无人机:飞行的高度处于不断升高的状态时,图像中像素的真实数值会呈现出变小的趋势,因此,图像精确度也会降低。为此,无人机航测过程中,应依照地形的具体变化选择相对适宜的航测高度,从而提升无人机的航测精度。

无人机能够飞得比较低。一般而言,相同的相机与飞行条件,飞行高度较低,拍得的照片也就越清晰。在此之前,航测时所采用的飞机多为有人机,这也就使得无人机在飞行中不太能处于较低的位置。而现在用于航测的无人机,飞行高度可以控制在m左右。

12、飞行速度较慢

旋翼机也可以飞得较慢,可以根据航拍需要来控制飞行速度。

13、像控点的设置

在无人机航测过程中,像控点的设置会使航测成图质受到影响,选择相对适宜的控点,可以稳步提升航测成图精度,否则成图质重会降低。进行无人机航测准备工作时,应合理设置像控点,并且像控点的数重应至少为5个。由于地形变化较大或植被覆盖率较高时,像控点极易被賈盖,进而使无人机航测工作难以

进行,导致翘曲问题的出现,并且获取的航测数据精度较低,影响航则的基本质重。因此,若遇到地形相对复杂的航测任务,需要全面分析待测区域地形的实际情兄。

14、航测图像的质量

在无人机的航测过程中,需要考虑天气状况和无人机的实际情况,这是影响成图质重的重更因素。天气状况不佳时,如出现风雪、大风和大雾等天气,会导致无人机无法顺利飞行,在大风的影响下,无人机难以保持平稳的飞行状态,由此导致航测图像产生大幅度扭曲的情况,从而极大地降低图像精确度,甚至会阻碍航测任务的开展。无人机本身的影响航测结果精度的因素包括相机像素和曝光时间设置。若像素对刻重结果产生了影响,人为操作难以控制;喝光条件会受到航拍时光照条件的影响,若光线条件优良,应及时适当缩减曝光时间。

15、重叠率的影响

在具体的航拍过程中,为了适当减少飞行时间,合理扩大航拍范围,工作人员会对航测重叠率进行合理的调整。重叠率逐步帮助,使检测工作落买更加到位,及时发现违法占地情况,并采取有效措施加以查处。借助无人机航测技术,可以对农村土地资源进行全天候监测,及时制止违法行为。无人机接受指令后,可以通过公众服务平台完成基本航测规划工作,并结合航线的精细化设计选择最优方案完成航测任务,获取相应图像数据资料。运用电子版图像数据,可以落实农村土地全面检查工作,通过获职航测图像,可以明确现场情况。

16、增加构架航线

构架航线与正常航线垂直布设,起高程控制点作用,有利于减少像片控制点量测数量,增强区域网模型之间连续性,提高空中三角测量平差精度。构架航线结合事后差分解算提供的像片高精度POS数据,能够实现稀少像片控制点甚至无像片控制点完成空中三角测量。

02内业阶段

1、空中三角测量

空三加密所用软件为HAT采集像点坐标数据,且用PAT-B光束法平差程序解算坐标及高程。

在实际生产中,空中三角测量的定位精度是重要精度指标。空中三角测量的精度可以从两个方面分析:第一,从理论上分析,将待定点(或加密点〉的坐标改正数视为一个随机误差,根据最小二乘平差中的函数关系,结合协方差传播定律求出坐标改正数的方差一协方差矩阵,以此得到平差精度。第二,直接将地面量测值视为真坐标值,通过比较地面控制点的平差坐标值和地面测量坐标值进行进行较值分析,将多余的控制点坐标值视为多余观测值和检查点,进行精度分析。

理论精度一般是反映了对象的一种误差分布规律,观测值的精度以及区域网的网形结构都会影响不同的误差分布,通过误差分布的规律,可以对网形以及控制点的分布进行更合理的设计。而实际精度是用来评价空中三角测量的更为接近事实精度,在理论上,在不存在各种误差不必要的误差影响下,理论的精度应与实际精度相同,但是实际生产中,两者会存在不同的精度,不同的精度分析可以发现观测值或平差模型中存不同的误差类型,因此,测量平差中对于多余控制点的观测是非常必要的。

实际精度与理论精度存在差异是由于在平差模型中可能含有残余的系统误差,当与偶然误差综合作用产生的差异。但是实际精度上定义公式很便捷,一般把多余控制点的真实坐标与平差坐标之间的较值来衡量平差的实际精度。

《数字航空摄影测量空中三角测量规范》规定中对于空三加密的成果,在实际生产中,由于空三加密成果的精度是根据后期数字线化图、数字正射影像不同成图比例尺来进行决定的,对于低空数字航空摄影测量的空三加密成果精度要求一般是从控制点、检查点的平面和高程残差以及中误差来进行评定的。如下表所示:

2、航测立体采集

航测数字立体测图利用全数字摄影测量工作站建立立体模型,定向建模主要是利用空三加密的结果,采用全自动空三数据导入方式,在全数字摄影测量工作站上采用批处理的方法完成各个立体模型的建立。

3、地形图的制作

建立满足精度要求的立体模型以后,在全数字摄影测量工作站上主要通过跟踪矢量化立体模型的方式生成数字线划图,图层的分类和编码严格按照国标进行分类和编码。

1)成图方法:严格执行两个像对一幅图测制,并不超过图幅边界测图,每幅图都使用通过本图幅中心线的像对进行测制。采用内部格式室内判读测图,再用CASS软件编辑、注记和整饰成图。

2)地形图要素分类和图式:地形图要素分类与代码依据《1:、1:、1:地形图要素分类与代码》(GB/T—93)的要求分层绘制。图式采用《1:、1:、1:地形图图式》(GB/T-)

3)基本比例尺1:。

4)成图软件:南方CASS9.1成图软件。

4、DEM/DOM制作

DEM数据主要包括以下几种采集方式,其精度主要由空三决定。

沿等高线采样:在地形复杂及陡峭地区,可采用沿等高线跟踪的方式进行数据采集,而在平坦地区,则不宜采用沿等高线的采样。沿等高线采样可按等距离间隔记录数据或按等时间间隔记录数据方式进行。当采用后者时,由于在等高线曲率大的地方跟踪速度较慢,因而采集的点较密集,而在等高线曲率小的地方跟踪速度较快,采集的点较稀疏,故只要选择恰当的时间间隔,所记录的数据就能很好地描述地形,且不会有太多的数据。

规则格网采样:利用解析测图仪在立体模型中按规则矩形进行采样,直接构成规矩格网DEM。当系统驱动测标到格网点时,会按预先选定的参数停留一短暂的时间,供作业人员精确测量。该方法的优点是方法简单、精度较高、作业效率也较高;缺点是特征点可能丢失,基于这种矩形格网DEM绘制的等高线有时不能很好的表示地形特征。

沿断面扫描:利用解析测图仪或附有自动记录装置的立体测图仪对立体模型进行断面扫描,案等距离方式或等时间方式记录断面上点的坐标。由于量测是动态的进行,因而此种方法获取数据的精度要比其他方法要差,特别是在地形变化趋势改变处,常常存在系统误差。在传统摄影测量中,该方法作业效率是最高的,一般用于正摄影图的生产。对于精度要求较高的情况,应当从测定的断面数据中消去扫描的系统误差。

渐进采样:为了使采样点分布合理,即平坦地区采样较少,地形复杂地区采样较多,可采用渐进采样的方法。先按预定的比较稀疏的间隔进行采样,获得一个较稀疏的网格,然后分析是否需要对格网加密。

选择采样:为了准确的反映地形,可根据地形特征进行选择采样,例如,沿山脊线、山谷线、断裂线进行采样以及离散碎部点(如山顶)的采集。这种方法获取的数据尤其适合于不规则三角网DEM的建立,但显然其数据的存贮管理与运用均较为复杂。

混合采样:为了同时考虑采样的效率与合理性,可将规则采样(包括渐进采样)与选择采样结合起来进行,即在规则采样的基础上再进行沿特征线、点的采样。为了区别一般的数据点与特征点,应当给不同的点以不同的特征码,以便处理时可按不同的合适的方式进行。利用混合采样可建立附加地形特征的规则矩形格网DEM,也可建立沿特征附加三角网的Grid-TIN混合形式的DEM。

自动化DEM数据采集:前几种方法是基于解析测图仪或机助测图系统利用半自动化的方48法进行DEM数据采集的,现在主要利用数字摄影测量工作站进行自动化的DEM数据采集。此时可按影像上的规则格网利用数字影像匹配进行数据采集。若利用高程直接解求的影像匹配方法,也可按模型上的规则格网进行数据采集。

数据采集是DEM的关键问题,研究结果表明,任何一种DEM内插方法,均不能弥补由于取样不当所造成的信息损失。数据点太稀会降低DEM的精度,数据点过密,又会增大数据获取和处理的工作量,增加不必要的存贮量。这需要在DEM数据采集之前,按照所需的精度要求确定合理的取样密度,或者在DTM数据采集过程中根据地信的复杂程度动态地调整取样密度。

5、三维模型制作

6、质量控制与保障

为保证数字化地形测量成果质量,每个环节都要实行严格的检查,作业组对所完成的测量成果进行认真的自查自检。检查员对作业组自检修改后的成果进行全面的检查。然后由公司质检部对检查员上交的成果资料进行最终检查,最后由土地规划设计有限公司组织进行验收。

各级检查员的检查工作必须踏踏实实的进行,保证所提交的数据文件和图形文件满足甲方要求。

03其他环节

1、搭载相机像素提高

与无人机搭载相机像素有关。航测中,根据需求,无人机可以搭载不同形式的相机,而现在数码相机的像素的提高,也可以提供质量更好的影像。

2、RTK的配合

RTK的配合。在无人机航测中,我们大多应用RTK进行配合,航测中RTK的应用也保证了同步性,同时对于像控点的选择也十分有利。

3、POS系统技术提升

此外,有些无人机带有POS定位系统,随着POS定位定姿方面的性能提升,使得无人机空中航拍时的方位元素得以实时记录,而不仅仅依赖地面的像控点了,自然提高了精度。

4、多镜头的应用

多镜头的应用,解决了原来航测中时间和空间不匹配的问题,能够更容易获得立体像对,这种同步性,大大提高了速度,也提高了精度。

5、镜头畸变

无人机航摄采用的相机-般为非量测型全画幅相机,镜头畸变大,尤其是边缘部分。尽管可以根据相机畸变参数对像片进行畸变纠正,但纠正过程中会产生纠正误差,且越往边缘,纠正误差越大。所以为了提高精度,应加大像片重叠度,尽可能使用像片中心部分的影像。

6、事后差分GPS

事后差分GPS系统包括基站GPS、移动站GPS和事后差分解算软件。基站GPS架设在已经测定精确位置的点位.上进行长时间连续观测。移动站GPS搭载在无人机上,天线中心位置与相机中心位置经过量测标定。移动站在飞行过程中连续观测,并完整记录相机曝光瞬间给出的曝光时间戳信号。航摄完成后,事后差分解算软件根据基站精确位置数据、基站连续观测数据、移动站连续观测及曝光时间戳数据进行事后差分解算,获得每张像片的高精度位置坐标数据。

7、相机曝光与移动站GPS

记录时间戳高度同步相机曝光的真实时间与移动站GPS记录的时间戳总会有些误差,需要采用一定的技术手段最大限度减小这个差值,尽可能实现相机曝光时间与移动站GPS记录的曝光时间戳同步。



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