无人机航测成果精度分析

抚顺市东洲区千金乡1:1000数字线划图（DLG）航测成图项目成果精度分析报告1.无人机航空摄影测量概述低空数字航空摄影测量相对传统摄影测量来说，机动快速，操作简单，云下摄影，能获取高分辨率航空影像，影像制作周期短，效率高，成本低，在应急测绘、困难地区测绘、小城镇测绘、重大工程项目测绘、小范围高精度测绘应用广泛。但是，固定翼无人机舰空摄影侧量系统采用的传感器是由工业级CCD改装的相机。这种相机为非测量相机，较之传统的测绘航空摄影传惑器，存在着光学畸变差CCD阵面非正交性所产生的误差。另外，由于CCD阵面为非正方形，其摄影机的放置方式也影响实际航空摄影的基线长度。再加上后期像控点联测，立体量测的误差，形成了影像无人机航空摄影测量最终产品质量的主要因素。2.影响无人机航测精度的几大要素固定翼无人机航空测量系统在进行地形测量时，存在着测量误差。这些误差主要来源于仪器误差、人为误差、气候等外界因素影响产生的误差。方案设计航空摄影检核像控点联测空三加密立体量测正射影像制作检查外业调绘、补测DLG编辑检查成果上交不合格合格合格合格不合格不合格不合格2a)仪器误差。由于仪器设计、制作不完善，或经校验还存在残余误差。这部分误差主要是传感器量化过程带来的系统误差。b)人为误差。由于人的感官鉴别能力、技术水平和工作态度因素带来的误差，以及像控识别、空三加密、立体采集产生的人为误差。c)外界因素。由于天气状况对飞行器姿态和成像质量的影响产生的误差。3.无人机航摄误差分析由于固定翼无人机的载重及体积的原因，无法搭载常规的航摄仪进行测绘航空摄影，自前选用的是中幅面CCD作为传感器的感光单元，经过加固和电路改装以后，成为具有稳定内方价元索豹数码相机。由于感光单元的非正方形因子和非正交性以及畸变差的存在，畸变差的存在使测量成果无法满足精度要求。4.像片控制测量误差分析像控点精度有刺点精度和观测精度。在观测精度符合设计要求的情况下，刺点精度成为影响像片控制测量精度的主要因素。由于固定翼无人机的像幅较小，可供选择像控点位的范围相对较小，经常会出现在像控点布设的范围内找不到明显地物刺点，尤其是在野外居民地稀少地区，像控点选刺在地物棱角是否明显，影像反差是否理想的地点，都是制约像控点精度的因素。5.内业数据采集误差分析内业数据采集分为空三加密与立体量测。像控点识别与判读均会与外业实际位置产生一定的误差，空三加密时也会有一定的误差，还有在立体采集量测时切测的误差等等。6.结论上述分析归纳了影响无人机航测精度的误差种类。下面根据2011年53月完成的抚顺市千金乡1：1000比例尺地形图测绘任务为例进行精度统计。测区在抚顺市千金乡境内，面积约5km2相机型号：佳能5DII。镜头焦距：EF28mmf/2.8飞行相对高：360m影像分辨率：8cm相机参数：序号检校内容检校值1主点x02796.29822主点y01846.69233焦距f4438.91994径向畸变系数k10.0000000057189075405径向畸变系数k2-0.0000000000000003106偏心畸变系数p10.0000000581987269977偏心畸变系数p20.0000000714971895998CCD非正方形比例系数α0.0001284963909CCD非正交性畸变系数β-0.000060559795注：坐标原点在影像左下角参与相机鉴定的控制点残差中误差mx=0.128（像素）my=0.147（像素）Max=0.309（像素）Min=0.002（像素）以像素为单位，分辨率号称0.08m，一个像素相当于地面8cm×8cm4的范围。由于仪器误差引起的畸变差、非正交性差带来的误差，加上天气外界因素影响，实际分辨率已接近0.1m，也就是说在我们进行航测作业前航片的精度大约为10cm。像控点的选刺位置在内业识别、判读时所达到的精度点位说明精度明显地物点棱角明显且无植被覆盖、无阴影遮挡的建筑物的角上1像素较明显地物点棱角不明显的建筑物，虽然棱角明显但被植被覆盖或有阴影遮挡的建筑物的角上2像素一般地物点边界清晰的道路交汇处2-3像素普通地物点边界不清晰的道路交汇处、普通地貌边角点3-4像素立体量测时，因作业人员的能力、技术水平和工作态度等因素，采集精度：明显建筑物边线误差一般在1-2像素之间；一般建筑物边线2-3像素；普通地物3-4像素；地貌线、地类界线等4-5像素。这是在影响较好无遮盖、无阴影的情况下的精度，如果有遮盖和阴影时误差还要加大。综上所述，根据误差累积原理，固定翼无人机航空摄影测量矢量成图成果的精度总结如下：像控点位量测位置精度实地误差明显地物点明显建筑物1-2像素0.1m-0.2m一般建筑物2-3像素0.2m-0.3m普通地物3-4像素0.3m-0.4m地类界4-5像素0.4m-0.5m5像控点位量测位置精度实地误差较明显地物点明显建筑物2-3像素0.2m-0.3m一般建筑物3-4像素0.3m-0.4m普通地物4-5像素0.4m-0.5m地类界5-6像素0.5m-0.6m一般地物点明显建筑物3-4像素0.3m-0.4m一般建筑物4-5像素0.4m-0.5m普通地物5-6像素0.5m-0.6m地类界6-7像素0.6m-0.7m普通地物点明显建筑物4-5像素0.4m-0.5m一般建筑物5-6像素0.5m-0.6m普通地物6-7像素0.6m-0.7m地类界7-8像素0.7m-0.8m当然，上述结论是采用的简单推理法得出的，是按照比较理想的状态推算。实际作业中情况要复杂得多，比如外业像控点的密度，像主点是否落水以及受天气影响的像片的清晰度等等都是影响成图精度的因素，无法得出固定结论。