关于摄影测量精度影响因素探讨.doc

1、关于摄影测量精度影响因素探讨摘要：本文从微型遥控无人机结构特点、大气条件、飞行控制、技术方案及后续处理软件等方面阐述了影响微型遥控无人机低空摄影测量精度的主要因素，并向空间信息用户展现其广阔的应用前景。 关键词：摄影；测量精度；影响因素；探讨 中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号： 摄影物镜和 CCD 像素单元都存在畸变差、大气条件、飞行控制技术的高低都会对成像质量产生较大影响；技术方案的选取、工作程序的确定直接影响立体观测效果和立体量测的平面和高程精度；软件功能的完善程度、自动化程度的高低对生产效率及应用范领域有较大的限制作用。然而，随着新技术的开发应用，小畸变差、高分辨率 CCD

2、数码相机投放市场和检测手段的提高，精确测定物镜及 CCD 每个像元的畸变量，获取畸变差系数，建立畸变差改正模型，对影像进行纠正，影像质量将有大幅提高；同时选择晴天无云，光照条件良好时摄影，对提高影像质量有较大帮助，然而，最关键的是要针对抗风能力弱、飞行稳定性差的微型遥控无人机，开发出有良好避震性能的高性能云台、高质量低空飞行器姿态控制软件以及设计出对所获取影像的准实时、高精度纠正与拼接的数据后处理软件，解决了这些关键技术，才能保证获取稳定的、清晰的高质量影像，充分发挥其机动快速的响应能力和高精度技术保障能力，以低廉的运营成本服务于土地利用动态监管、大比例尺地形图测绘、工程建设、电力交通选线、地

3、质矿产勘测定位等领域，有效地解决我国当前空间数据源不足、实效性不高的瓶颈问题，对国民经济的发展有重要的促进作用。 1 微型遥控无人机的特点 无人驾驶飞行器按照系统组成和飞行特点，分为固定翼型无人机、无人驾驶直升机和无人驾驶飞艇等种类。近几年来，微型遥控无人机变成了无人驾驶飞行器家族新的成员，它成为航天遥感、航空遥感和地面遥感平台的重要补充，它起着传统摄影平台不可替代的作用，在摄影测量中显现了它的优越性，它的特点有： 1.1 安全性高。遥控航空摄影的的作业现场许多是载人飞行器无法到达的空域或危险地区。如高原、沙漠、沼泽、火山口等。即使无人机出现故障，也不会出现人员伤亡。 1.2 成本低廉。用户无

4、须一次性大量投资，无需租用场地，不需转场，现场起降，运营成本、维护成本远远低于载人机系统。 1.3 不需任何审批手续。它体积小，机动灵活，可在云层下做超低空、超视距飞行，降低了对天气条件的要求。 1.4 效率高。摄影资料现场回放，不符合要求的可即时重拍，飞行时间基本是有效拍摄时长；工作现场集中，便于统筹安排。 2 影响微型无人机低空摄影测量精度的主要因素 虽然微型遥控无人机因其机动、灵活、低成本、不受空管限制等特点，被广泛应用于大比例尺地图更新、新农村建设、土地整理、城镇规划建设等方面，但限于自身制造工艺和软件设计水平，在测绘 1：500 和1：1000 大比例尺地形图方面，难以满足精度要求，

5、结合使用经验，从其结构特点、飞行控制、自然条件及后续处理软件等方面阐述影响微型遥控无人机低空摄影测量精度的主要因素。 2.1 微型无人机本身结构对影像质量的影响 由于微型遥控无人机摄影时使用的是小型数码相机，它与传统的专业量测相机相比，其性能和结构有较大的差异。 2.1.1 相机物镜存在较大色差和畸变差 相机物镜是一种光学玻璃，它对不同波长的光线折射率是不同的，因而在焦平面上形成各自的焦点，产生横向色差和纵向色差，色差使得像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，但在加工、安装和调试时难免还有一定的残差，畸变差使得被摄景物与影像不能保持精确的相似性，造成了影像的几何变形。

6、现在的数码相机大多数采用窄画幅或中画幅 CCD 影像传感器来记录影像数据，由于感光单元的非正方形因子、CCD 面阵的非正交性排列和像素单元畸变差的存在，从影像中心到边缘误差逐渐增大，最大可达到 50个像素，平面误差约 3-4 米，无法获取满足精度要求的数据源，只有对影像进行纠正，才能获取可供量测的稳定清晰的影像。 2.1.2 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。 2.1.3 数码噪音 每一卷传统胶片

7、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。 2.2 大气条件对影像质量的影响 对摄影成像来说，景物亮度的大小只影响像片上的曝光量，重要的是像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，而决定影像反差的因素除了景物本身特征外，主要取决于阳光部分和阴影部分照度之间的差异，如果选

8、择天气条件不好时摄影，必然使影像质量变差。 2.3 飞行控制技术对影像质量的影响 微型无人机体积较小，一般都在三十公斤之内，在摄影时受气流、风力、风向影响较大，无法保持直线平稳飞行，航线倾角、旁向倾角和旋转角都很大，飞行姿态难以控制，飞机在航线前后左右等方向上摆动造成了影像模糊，影像了清晰度。另外，由于遥控无人机采用低空飞行，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，形成像移，像移的出现同样使影像模糊，影响了成像质量。 2.4 技术方案对量测精度的影响 2.4.1 相片重叠度、基高比对量测精度的影响 小型数码相机一般均为矩形阵面的 CCD，并非传统的正方

9、形。像片重叠度越大基线越短，基高比越小，正常情况下，其基高比为 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。 2.4.2 像控点目标选取对测量精度的影响 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，直接影响了外业点位选取精度，同时内业对像控点的转刺同样有较大的误差，较低了成图精度。如果采取先布设地面目标点后摄影，则能较大提高外业选点

10、精度和内业转刺点精度，有助于提高成图质量。 2.5 影像后处理软件对测量精度的影响 目前，微型遥控无人机获取的数据源，与传统的航片相比，存在像幅较小、影像数量多、飞行质量不好、影像质量差等情况，所以应针对其数据影像的特点，需开发出影像自动识别、快速拼接软件，实现数据的快速处理与融合，但是，目前各生产厂家的软件功能不甚完善、自动化程度还不是很高，直接影响了工作效率，对提高成图质量不利。 3 结束语 随着经济建设的快速发展，对空间信息的需求日趋增多，资源调查、环境监测和防灾减灾等任务的周期越来越短，常规航天和航空遥感手段己难以满足当前快速变化的需要，特别是许多分辨率要求高、时间要求快的应急动态监测，缺乏有效可行的低空高精度三维地理信息的获取手段。微型遥控无人机摄影测量平台为这些特殊需求提供了新的技术途径。参考文献： 1周云.航空摄影技术在铁路工程测量中的应用J.铁道工程学报，2008， （1）. 2苏向辰.IMU/DGPS 辅助航空摄影测量实施流程与西安某测量案例分析研究J.科技创新导报，2011， （16）.