中文題目：無人機(jī)航空攝影在地籍測繪中的應(yīng)用摘要當(dāng)今無人機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。由于無人機(jī)成本低、分辨率高、機(jī)動性能較為靈活、數(shù)據(jù)處簡單等優(yōu)勢，迎受著廣大行業(yè)的青睞。在氣象監(jiān)測、資源勘測與監(jiān)測、測量、迸發(fā)事故處理等領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。此外無人機(jī)在地籍測繪領(lǐng)域的核心工具，繪制地籍圖中必不可少的應(yīng)用設(shè)備。航攝測量的工作是通過航拍得到的影像像片對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行測量，然后繪制地形圖。航空攝影測量學(xué)具有信息豐富等優(yōu)點(diǎn),可以直接獲得大量的信息,使測量工作者減少在野外工作,同時因為廣泛采用了機(jī)械化和自動化的測量方法,所以它可以縮短工期,提高繪圖的效率。航空攝影測量是目前地形圖制圖最重要、最有效的方法。本論文以大同大學(xué)校區(qū)為航攝區(qū)域進(jìn)行測量，最終繪制地籍圖。關(guān)鍵詞：無人機(jī)；航空攝影；地籍測量；地籍圖

AbstractToday'sdronetechnologyiswidelyusedinallwalksoflife.Duetotheadvantagesoflowcost,highresolution,flexiblemaneuverability,andsimpledataprocessing,unmannedaerialvehiclesarefavoredbythemajorityofindustries.Ithasbeenwellappliedinthefieldsofmeteorologicalmonitoring,resourcesurveyandmonitoring,surveying,andaccidenthandling.Inaddition,thecoretoolofdronesinthefieldofcadastralsurveyingandmappingisanindispensableapplicationdevicefordrawingcadastralmaps.Theworkofaerialphotographyistomeasurethetargetareathroughtheaerialphotographsandthendrawthetopographicmap.Aerialphotogrammetryhastheadvantagesofrichinformationandsoon.Itcandirectlyobtainalargeamountofinformation,sothatsurveyworkerscanreducetheirworkinthefield.Atthesametime,becausemechanizedandautomatedmeasurementmethodsarewidelyused,itcanshortentheconstructionperiodandimprovetheefficiencyofdrawing.Aerialphotogrammetryiscurrentlythemostimportantandeffectivemethodfortopographicmapping.ThisthesistakesDatongUniversitycampusastheaerialphotographyareaformeasurement,andfinallydrawsthecadastralmap.Keywords:UAV；aerialphotography；cadastralsurvey；cadastralmap

目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1研究背景與研究意義 11.2國內(nèi)外現(xiàn)狀 11.3課題選擇的目的 1第2章無人機(jī)航空攝影技術(shù)概述 22.1航空攝影系統(tǒng)組成 22.1.1飛行平臺 22.1.2飛行控制系統(tǒng) 32.1.3地面監(jiān)控系統(tǒng) 42.1.4任務(wù)設(shè)備 42.1.5數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 52.1.6發(fā)射與回收系統(tǒng) 52.1.7保障設(shè)備 52.2無人機(jī)航空攝影的特點(diǎn) 52.2.1分辨率高。 52.2.2機(jī)動性能較為靈活。 52.2.3數(shù)據(jù)處理費(fèi)用不高。 62.2.4無人機(jī)拍攝的影像數(shù)據(jù)不夠穩(wěn)定。 62.3無人機(jī)航空攝影的優(yōu)勢 62.3.1使用方便，操作簡單 62.3.2可以與其他測繪技術(shù)相結(jié)合 62.3.3具備一定的建模能力 62.3.4時效性較好 72.3.5可以降低數(shù)據(jù)處理成本 72.3.6具備一定的安全性 7第三章航空攝影在地籍測繪中的應(yīng)用 83.1像控點(diǎn)布設(shè) 83.1.1全野外像控點(diǎn)布設(shè) 83.1.2特殊情況像控點(diǎn)布設(shè) 83.2像片控制點(diǎn)的判刺 83.3航測比例尺選擇 83.4飛行質(zhì)量控制 93.4.1重疊度 93.4.2航帶彎曲度 103.4.3像片旋偏角 103.5地籍測繪數(shù)據(jù)的獲取 113.4.1數(shù)碼相機(jī)成像原理 113.6精度要求 113.7影像資料的初步處理 123.7.1影像質(zhì)量 123.7.2重采樣方式 123.7.3單影像霧靄處理 123.7.4暗通道優(yōu)先算法 123.7.5單影像陰影處理 123.7.6其他方法 133.8影像畸變差修正 133.8.1畸變類型 133.8.2畸變糾正模型 143.9空三與空三加密 153.9.1空中三角測量 153.9.2全自動空中三角測量 153.9.3GPS點(diǎn)的觀測 153.9.3空三加密 16第4章無人機(jī)航空攝影在繪制大同大學(xué)校區(qū)地籍圖的應(yīng)用 174.1無人機(jī)航空攝影作業(yè) 174.1.1測區(qū)概況 174.1.2攝影作業(yè) 174.1.3像控點(diǎn)測量 194.2影像處理和建模 194.2.1影像預(yù)處理 194.2.2空三測量及建模 204.3影像的矢量化及地籍圖制作 224.3.1航攝影像矢量化 224.4實驗遇到的問題 25總結(jié) 27參考文獻(xiàn) 28致謝 29

第1章緒論1.1研究背景與研究意義航攝測量的工作是通過航拍得到的影像像片對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行測量，然后繪制地形圖。航空攝影測量學(xué)具有信息豐富等優(yōu)點(diǎn),可以直接獲得大量的信息,使測量工作者減少在野外工作,同時因為廣泛采用了機(jī)械化和自動化的測量方法,所以它可以縮短工期,提高繪圖的效率。航空攝影測量是目前地形圖制圖最重要、最有效的方法。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀上世紀(jì)80年代以來，無人機(jī)各大領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著時間的推移，無人機(jī)續(xù)航時間大幅度提升，可以搭載多種數(shù)碼相機(jī)和航攝儀來完成多個不同航測任務(wù)。在工程勘探和應(yīng)急救援中發(fā)揮著巨大的優(yōu)勢，在地籍測繪及地表數(shù)據(jù)采集中，也具有很好的應(yīng)用前景。我國的無人機(jī)遙感技術(shù)不僅在無人駕駛飛行器的研究方面取得了重大突破，此外數(shù)據(jù)采集和傳輸以及存儲技術(shù)也獲得了長足的進(jìn)步。在中國的氣象監(jiān)測、資源勘測與監(jiān)測、測量、迸發(fā)事故處理等領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用，充分展現(xiàn)了我國無人機(jī)發(fā)展的勃勃生機(jī)。1.3課題選擇的目的當(dāng)今無人機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。由于無人機(jī)成本低、分辨率高、機(jī)動性能較為靈活、數(shù)據(jù)處簡單等優(yōu)勢，迎受著廣大行業(yè)的青睞。在氣象監(jiān)測、資源勘測與監(jiān)測、測量、迸發(fā)事故處理等領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。此外無人機(jī)在地籍測繪領(lǐng)域的核心工具，繪制地籍圖中必不可少的應(yīng)用設(shè)備。因此研究無人機(jī)技術(shù)，并在繪制地籍圖過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，為后期無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展具有很重要的意義。

第2章無人機(jī)航空攝影技術(shù)概述2.1航空攝影系統(tǒng)組成航空攝影系統(tǒng)分別由硬件系統(tǒng)和無人機(jī)軟件系統(tǒng)兩個部分構(gòu)成。無人機(jī)機(jī)身（飛行器）、機(jī)載系統(tǒng)與監(jiān)視監(jiān)控等三個部分構(gòu)成硬件系統(tǒng)。航線規(guī)劃、飛控、遠(yuǎn)程實時監(jiān)控監(jiān)視、航空飛行故障檢測及數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)初步處理等五個部分構(gòu)成軟件系統(tǒng)，高效率的實現(xiàn)了快速規(guī)劃飛行航線、采集數(shù)據(jù)、確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)初步處理的準(zhǔn)確性等，程控并行飛行和程控姿態(tài)穩(wěn)定性得到了保障。無人機(jī)航空攝影系統(tǒng)的基本組成包括飛行平臺（飛行器），導(dǎo)航與飛行控制系統(tǒng)（飛控系統(tǒng)），地面監(jiān)控系統(tǒng)（監(jiān)視飛行器運(yùn)行及采集數(shù)據(jù)有關(guān)指令），任務(wù)設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)接收與發(fā)送），發(fā)射（無人機(jī)起飛）與回收（無人機(jī)降落）系統(tǒng)，運(yùn)輸設(shè)備等部分構(gòu)成。2.1.1飛行平臺飛行平臺包括機(jī)身（飛行器骨架，一般是高強(qiáng)度、低重量的材料），動力系統(tǒng)（給飛行器提供動力），執(zhí)行機(jī)構(gòu)（控制飛行及執(zhí)行各種命令），電氣系統(tǒng)（供電、運(yùn)行等），起落架（飛行器起飛與降落的保障）和其他保證的飛行平臺正常工作的零件和設(shè)備構(gòu)成。用于搭栽任務(wù)設(shè)備和執(zhí)行航空攝影飛行任務(wù)。儀中科院IRSA（中遙）Ⅲ型無人機(jī)為例：機(jī)長為2.3m，機(jī)翼展開長度3.2m，機(jī)翼面積1㎡，最大飛行高度海拔6500米便于在高空巡航作業(yè)，此外航程500公里，標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)航程250公里，航時長達(dá)8小時，巡航時間長，可以說可以一次性完成一天的航空測量任務(wù)。無人機(jī)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速能保證飛行質(zhì)量，轉(zhuǎn)速最高可為7200轉(zhuǎn)/min，飛行時巡航抗風(fēng)能力6級，起飛與降落時抗風(fēng)能力5級，說明中科院IRSA（中遙）Ⅲ型無人機(jī)穩(wěn)定性較好，能保證作業(yè)準(zhǔn)確性與攝影精確度。最大起飛重量28kg，最大載荷可達(dá)10kg，最大過載量為4.4G，能攜帶重量大的載體，便于可以搭載重量大、精度更高的數(shù)碼相機(jī)或者攝影設(shè)備。2.1.2飛行控制系統(tǒng)飛行控制系統(tǒng)（又稱飛控系統(tǒng)）是無人機(jī)飛行的最關(guān)鍵部分。飛控板是飛行控制系統(tǒng)核心、最重要的元件，無人機(jī)控制飛行的所有指令都通過它來執(zhí)行。慣性導(dǎo)航與GPS系統(tǒng)是無人機(jī)自主飛行的保障，執(zhí)行定位與導(dǎo)航任務(wù)，同時將定位導(dǎo)航信號發(fā)送到地面控制站，便于對無人機(jī)進(jìn)行數(shù)字化控制，使其具有智能飛行，智能巡航能力。2.1.3地面監(jiān)控系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)是無人機(jī)核心系統(tǒng)。地面監(jiān)控系統(tǒng)觀測無人機(jī)當(dāng)前飛行狀況，同時監(jiān)視未來飛行軌跡。無人機(jī)采集的影射通過無線傳輸模塊將被天線接收，送到面監(jiān)控系統(tǒng)，便于操作人員觀測。另外該套軟件也是航測系統(tǒng)的飛控軟件，用于制定飛行計劃實現(xiàn)自適應(yīng)地勢起伏。主要功能：1)可以進(jìn)行飛行任務(wù)的規(guī)劃和設(shè)計。2)地面監(jiān)控站將命令以無線電波形式傳輸?shù)綗o人機(jī)。3)可以接收與保存數(shù)據(jù)，顯示飛行器采集的影像及無人機(jī)飛行狀態(tài)，測量無人機(jī)的實時高度，空中飛行速度，相對地面速度，飛行方位，航線方向和航線軌跡以及飛行姿態(tài)等飛行數(shù)據(jù)。4)能顯示任務(wù)設(shè)備工作狀態(tài)，顯示發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速度、機(jī)載電源電壓等一系列數(shù)值。5)當(dāng)無人機(jī)出現(xiàn)失誤、數(shù)據(jù)丟失、異常與誤差、GPS衛(wèi)星信號丟失、發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障等問題，立即發(fā)出報警信號，給操作人員發(fā)送異常信息，便于及時處理。2.1.4任務(wù)設(shè)備數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)控制系統(tǒng)以及有關(guān)的附件設(shè)備；也可以用于采集和存儲航空攝影影像圖。2.1.5數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要指無人機(jī)與地面站通信系統(tǒng)?？罩袨闊o人機(jī)和地面為地面站兩部分組成，由數(shù)據(jù)傳輸頻道、無線天線、數(shù)據(jù)接受及發(fā)出信號等接口組成。作用在于地面監(jiān)控站監(jiān)視無人機(jī)飛行狀況及采集數(shù)據(jù)監(jiān)控與無人機(jī)穩(wěn)定飛行不受嚴(yán)重外界影響，另外無人機(jī)與地面站之間傳輸數(shù)據(jù)和控制指令。2.1.6發(fā)射與回收系統(tǒng)發(fā)射系統(tǒng)是無人機(jī)起飛的保障。一般可以是彈射式發(fā)射、跑道式發(fā)射甚至可以人為發(fā)射。回收系統(tǒng)一般是跑道式回收，將無人機(jī)回收在指定的跑道上。當(dāng)?shù)乩憝h(huán)境復(fù)雜且場地沒有運(yùn)行條件時，還可以選擇彈射器發(fā)射和降落傘恢復(fù)。發(fā)射與回收是無人機(jī)必不可少的環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)維護(hù)無人機(jī)及攝影設(shè)備不受損害。2.1.7保障設(shè)備保障設(shè)備指運(yùn)輸無人機(jī)及其他輔助設(shè)備，比如天線、GPS設(shè)備等，同時業(yè)務(wù)運(yùn)行保障設(shè)備；為無人機(jī)航拍作業(yè)提供基本的保障。2.2無人機(jī)航空攝影的特點(diǎn)由于航空攝影測量學(xué)已經(jīng)被廣泛用于地籍測繪中，因此有必要進(jìn)一步提高測量效率充分利用無人機(jī)航拍的高清晰度，大比例尺，小面積和高影響力的優(yōu)勢。在地籍測繪中，無人機(jī)航控攝影系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：2.2.1分辨率高。由于無人機(jī)在高空攝影，此外攝影精度要求高，因此無人機(jī)攜帶的攝影設(shè)備一般是分辨率較高，清晰度高，相片質(zhì)量高。2.2.2機(jī)動性能較為靈活。無人機(jī)具有較小的體積，可以在多平臺，多空間使用，使用方便，應(yīng)用起來方便靈活。可以在眾多地域直接升降，比如草坪、土地等，也可以通過設(shè)備進(jìn)行發(fā)射。使用無人機(jī)進(jìn)行野外作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)方便快捷的獲取數(shù)據(jù)，且準(zhǔn)確實時的圖像數(shù)據(jù)。此外，無人機(jī)航攝比其他飛行器不僅升空時間相對較短、運(yùn)行成本低，而且操作系統(tǒng)比較方便，另外無人機(jī)一次可以完成許多的測繪任務(wù)。2.2.3數(shù)據(jù)處理費(fèi)用不高。相對于其他飛行平臺和控制系統(tǒng)無人機(jī)的總價格相對便宜。另外，無人機(jī)飛行執(zhí)照比較簡單，而且它機(jī)身材質(zhì)強(qiáng)度高，重量輕，耐高溫，因此維修和保養(yǎng)也很方便。無人機(jī)搭載的圖像處理設(shè)備的兼容性也很好，不需要很高的硬件配置，這樣可以大大降低實際成本。2.2.4無人機(jī)拍攝的影像數(shù)據(jù)不夠穩(wěn)定。由于無人機(jī)質(zhì)量較輕，且體積較小，在航攝測量過程中，容易受到外界的影響，導(dǎo)致無人機(jī)飛行姿態(tài)不夠穩(wěn)定2.3無人機(jī)航空攝影的優(yōu)勢2.3.1使用方便，操作簡單一般情況下，無人機(jī)航空攝影期間處于低空飛行的狀態(tài)，受外界的影響比較小，而且對起降場地要求低，可以選擇平整路面，作為起降場地，測量時準(zhǔn)備工作比較少，并且操作也較為簡單，。2.3.2可以與其他測繪技術(shù)相結(jié)合由于無人機(jī)攜帶GPS，遙感設(shè)備，便于觀察地形，采集地形數(shù)據(jù)，可以很好地與地籍測繪技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用。2.3.3具備一定的建模能力無人機(jī)具有采集，數(shù)據(jù)初步處理具有同步性的特點(diǎn)。采集數(shù)據(jù)包括GPS數(shù)據(jù)，攝影數(shù)據(jù)等，便于建模處理，提升工作效率。2.3.4時效性較好與傳統(tǒng)的測繪方式相比較，無人機(jī)航空攝影可以快速完成地面測量點(diǎn)的捕獲，并且拍攝圖像分辨率很高，可以及時、有效地向用戶提供所需要的數(shù)據(jù)信息，從而降低工作成本。2.3.5可以降低數(shù)據(jù)處理成本由于無人機(jī)不需要太多的資源，材料，資金等因素，操作簡單，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理費(fèi)用不高，成本低，滿足地籍測量需求。2.3.6具備一定的安全性無人機(jī)空中攝影測量不需要工作人員參與，因此操作員自身與生命安全得到有效的保障。此外，遙感技術(shù)和光學(xué)處理設(shè)備具有良好的兼容性特點(diǎn)，可以兼容不同類型的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)信息的安全性和可靠性。

第三章航空攝影在地籍測繪中的應(yīng)用3.1像控點(diǎn)布設(shè)3.1.1全野外像控點(diǎn)布設(shè)全野外像控點(diǎn)布設(shè)一般是指無人機(jī)進(jìn)行正射投影，這種布設(shè)方案的航攝精度較高，由于所有的像控點(diǎn)都需要外業(yè)測定來完成，因此外業(yè)工作量較大，航攝成本比較高，通常情況下，只在對成圖精度具有較高要求時會使用這種全野外像控點(diǎn)布設(shè)方案。3.1.2特殊情況像控點(diǎn)布設(shè)地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣，水域，海域或者其他特殊元素的影響，可以考慮有效的像控點(diǎn)布設(shè)方法。3.2像片控制點(diǎn)的判刺①控制點(diǎn)中判點(diǎn)是主要的，刺點(diǎn)是輔助的。②應(yīng)在高程波動比較小的地方選擇高程控制點(diǎn)，并且要符合平面和高程控制點(diǎn)的要求。當(dāng)點(diǎn)位目標(biāo)不能保證判點(diǎn)精度時，應(yīng)在航拍前應(yīng)鋪設(shè)地面標(biāo)志。③平面控制點(diǎn)的實地判點(diǎn)精度是圖上0.1mm，圖像清晰，要選在明顯地物拐點(diǎn)等，不應(yīng)該選弧形地物及陰影等，應(yīng)減少高度波動，選擇相對固定的地方。3.3航測比例尺選擇航測比例尺的選擇要根據(jù)測圖比例尺、平面精度、高程精度等技術(shù)指標(biāo)的要求來確定。這些技術(shù)指標(biāo)中首先應(yīng)該確定的是航測影像的地面分辨率(GSD)，這是由于傳統(tǒng)的膠片相機(jī)進(jìn)行作業(yè)時都使用航攝比例尺(航高／焦距),使從GSD著手進(jìn)行航線設(shè)計，由成圖比例尺計算出GSD，從而計算出航高心。航攝比例尺越大，圖像的分辨率會越高，數(shù)據(jù)精度也就越高，形成的圖像越好，成圖精度越高。選擇比例尺時要考慮全面，要考慮到成圖精度、時間及成本等，因為過大的攝影比例尺會增加工作量和成本費(fèi)用。表測圖比例尺與GSD的關(guān)系成圖比例尺GSD（m）1:5000.051:10000.11:20000.21:5000＜=0.51:10000＜=1航攝儀的焦距直接影響著航測作業(yè)是航高的選擇。對于傳統(tǒng)的膠片式航攝儀，例如：焦距為300，航測比例尺為1：5000；則根據(jù)公式可知航高為1500m。從式中可以看出焦距與航高成正比，當(dāng)焦距較大時，飛行高度較高，單幅影像覆蓋范圍更廣。 式中：m——例尺分母。f——為攝影機(jī)主距；H——為航高。3.4飛行質(zhì)量控制飛控系統(tǒng)是控制像片重疊度、像片傾斜角、像片旋偏角和測區(qū)航攝覆蓋度的主要因素，此外無人機(jī)上特有的三軸陀螺穩(wěn)定平臺也是必不可少的部分，兩者共同決定飛行質(zhì)量。而最小轉(zhuǎn)彎半徑、航線彎曲度和航高穩(wěn)定度僅由飛控系統(tǒng)決定。3.4.1重疊度飛行過程較容易受天氣影響，尤其受側(cè)風(fēng)影響最為明顯。飛機(jī)的姿態(tài)角范圍控制在士30內(nèi)即可滿足要求。航拍時由于測繪地形圖以及獲取地面信息的需要，要按設(shè)計的路線規(guī)劃進(jìn)行測量,保證像片質(zhì)量。航拍時無人機(jī)要按要求進(jìn)行直線飛行,并且每條航線要保持平行。無人機(jī)在同樣氣流條件下，姿態(tài)角一般可達(dá)：t：100以上。像片重疊度是以像幅邊長的百分?jǐn)?shù)表示，即航向重疊度：旁向重疊度：式中：，表示像幅的邊長；，表示航向和旁向重疊度。3.4.2航帶彎曲度通俗的來說航線彎曲度是航線長度L與最大彎曲矢距δ之比，通常規(guī)定航線彎曲度不得大于3%。即： 航帶彎曲度3.4.3像片旋偏角相鄰像片的主點(diǎn)連線與像幅沿航線方向兩框標(biāo)連線之間的夾角稱為像片的旋偏角。如圖所示，一般旋偏角κ≤6°，在特殊情況下，旋偏角κ≤10°。旋偏角的大小直接影響影像資料的質(zhì)量。旋偏角過大，將會增大誤差，減少影像資料的利用率，浪費(fèi)資源。另外，后期成數(shù)據(jù)處理時，將會影響觀測效果。像片旋偏角3.5地籍測繪數(shù)據(jù)的獲取3.4.1數(shù)碼相機(jī)成像原理有下圖所示，數(shù)碼相機(jī)由鏡頭、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、處理器、存儲器、顯示器組成的。鏡頭通過透鏡成像原理采集影像信息匯聚在傳感器上。傳感器將光信號裝換成電信號，A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給處理器，處理器將數(shù)字信號發(fā)送存儲器將數(shù)據(jù)保存，同時顯示在顯示器上。數(shù)碼相機(jī)原理3.6精度要求成圖比例尺平面位置中誤差高程中誤差平地丘陵地山地高山地平地丘陵地山地高山地1:5000.1750.1750.250.250.150.28（0.15）0.350.51:10000,350,350.50.50.28（0.15）0.350.51.01:20000.70.71.01.00.28（0.15）0.350.81.21:50001.751.752.52.50.31.02.02.51:100003.53.55.05.00.31.02.03.01:250008.758.7512,512,51.01.52.03.51:5000017.517.525.025.02.03.04.07.01:10000035.035.050.050.04.06.08.014.0連接點(diǎn)對最近野外控制點(diǎn)平面位置與高程中誤差3.7影像資料的初步處理3.7.1影像質(zhì)量 無人機(jī)航攝過程中我們會考慮多種元素，影像質(zhì)量是其中特別重要的一部分。由于外界環(huán)境復(fù)雜，多變的特點(diǎn)，將會影響獲取的數(shù)據(jù)的精確性。相片飽和度不均勻、相片局部數(shù)據(jù)缺失,……等將會引起采集的影像資料與真實地貌產(chǎn)生誤差，因此需要進(jìn)行預(yù)處理。3.7.2重采樣方式這種方法不會破壞原始影像的灰度信息，其適用于對速度的要求大過于對數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求的情況。包括雙線性內(nèi)插法，雙三次卷積法。3.7.3單影像霧靄處理云霧生成原理如下：云霧生成原理3.7.4暗通道優(yōu)先算法其模型如下： 式子中：I——指拍攝成果的光線強(qiáng)度；J——是影像上地物光線的強(qiáng)度。3.7.5單影像陰影處理通俗的來說，單影像陰影處理是針對影像陰暗處或者被遮擋的部分通過光學(xué)原理，將改變不同的光學(xué)通道值來進(jìn)行處理。主要方法包括陰影檢測，陰影處理。3.7.6其他方法除了上述以外還有單影像偏色處理、多影像一致性處理、鑲嵌接邊等，保證影像質(zhì)量及提高航攝數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、真實性。3.8影像畸變差修正我們從定義可以知道畸變是由于透鏡光學(xué)原理的因素，將采集的影像與實際、理論影像的區(qū)別，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為畸變。光學(xué)誤差原理圖3.8.1畸變類型徑向畸變差表達(dá)式如下： 式子中，——光軸的距離。偏心畸變差表達(dá)式為： 薄棱鏡畸變表達(dá)式如下： 可由以下幾圖大致表示：(a)理想圖片(b)圖片的枕形畸變模型(c)圖片的桶形畸變模型3.8.2畸變糾正模型1.包含畸變參數(shù)的共線方程我們可以建立以下共線方程： 式中：（i=1，2，3）——方位角元素。φ、ω、κ——方位余弦。完整的相機(jī)畸變參數(shù)與像點(diǎn)位移間的關(guān)系為: 式子中——表示徑向畸變系數(shù)；——表示切向畸變系數(shù);r——表示向徑。對于普通鏡頭徑向畸變系數(shù)一般取至項。徑向畸變?nèi)≈?階，將式(1)進(jìn)行線性化，則可以得到各種畸變的誤差方程： 式中：（）——像點(diǎn)坐標(biāo)的改正數(shù);——內(nèi)方位元素的改正量;——畸變系數(shù)的改正量;——為常數(shù)項。由式（3）得出的系數(shù)矩陣和常數(shù)項矩陣，結(jié)合一定數(shù)量的高精度控制點(diǎn)，通過最小二乘法即可求解出內(nèi)方位元素和各種畸變參數(shù)。3.9空三與空三加密3.9.1空中三角測量主要由無人機(jī)連續(xù)攝取的具有一定重疊的像片，根據(jù)影像與地面的幾何關(guān)系，利用野外控制點(diǎn)數(shù)據(jù)和像片上的觀測數(shù)據(jù)來解算像片的方位元素，建立同實地相應(yīng)的模型，最終獲取待測點(diǎn)的坐標(biāo)值。3.9.2全自動空中三角測量傳統(tǒng)的測量工作非常耗費(fèi)時間，比較麻煩。隨著科技的不斷進(jìn)步，慢慢有了自動空中三角測量。自動空中三角測量在工作的過程中，除了需要測量人員在野外進(jìn)行控制點(diǎn)布設(shè)與量測外，其他工作基本上都可以在計算機(jī)上自動完成，大大簡化了空三測量的作業(yè)過程。3.9.3GPS點(diǎn)的觀測1.使用廣州南方雙頻GPS接收機(jī)對各個點(diǎn)位進(jìn)行了觀測。2.在用GPS接收機(jī)進(jìn)行觀測之前，我們必須根據(jù)儀器設(shè)備有多少、GPS觀測時的網(wǎng)形和衛(wèi)星預(yù)報表等信息，編制本次作業(yè)計劃，選擇最利于觀測的天氣，選擇最好的作業(yè)時間，最終以保證信號接收良好。3.觀察時，主要采用了邊連式的觀測網(wǎng)形，并與點(diǎn)連式的網(wǎng)形相結(jié)合的方式，盡可能多的選擇一些檢測條件。4.現(xiàn)場觀察時，各操作者應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程開關(guān)接收機(jī)。表觀測的具體要求項目觀測方法E級衛(wèi)星高度角（°）靜態(tài)≥15有效觀測衛(wèi)星數(shù)靜態(tài)≥4平均重復(fù)設(shè)站數(shù)靜態(tài)≥1.6時段長度（min）靜態(tài)≥40數(shù)據(jù)采樣間隔靜態(tài)10-303.9.3空三加密空三加密是使用攝影測量的的技術(shù)方法，進(jìn)行空中三角測量，增加像控點(diǎn)的密集程度，獲取遙感影像空中攝影瞬間的姿態(tài)參數(shù)，滿足后續(xù)工序的生產(chǎn)，減少野外像控點(diǎn)作業(yè)的過程?？梢酝ㄟ^ATMatrjX系統(tǒng)、inpho系統(tǒng)、VirtuoZo系統(tǒng)、JX-4系統(tǒng)等軟件來完成繪制地籍圖等作業(yè)。

第4章無人機(jī)航空攝影在繪制大同大學(xué)校區(qū)地籍圖的應(yīng)用4.1無人機(jī)航空攝影作業(yè)4.1.1測區(qū)概況本次實驗區(qū)為山西大同大學(xué)新平旺校區(qū)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)113°09′34″，北緯40°01′59″，占地面積為三十萬平方米，整個校區(qū)占地的平面形狀呈帶狀分布，表現(xiàn)為東西方向長，南北方向短，東西橫向長度為八百多米，南北縱向長度為三百多米。校區(qū)綠化面積占比也不小，樹木的數(shù)量多且高大；校內(nèi)建筑物的高度都比較低，校區(qū)地形整體比較平緩，從校區(qū)西大門開始往東地形趨向下坡；大同屬于溫帶大陸性氣候，晝夜溫差大，氣溫偏低，風(fēng)狂沙多，風(fēng)力大且風(fēng)向多變，全年多風(fēng)。圖4-1測區(qū)地理位置4.1.2攝影作業(yè)此次實驗航高屬于航空攝影的低空高度，由于校區(qū)地勢比較平坦，高度起伏不大且測區(qū)范圍較小，所以此次航線規(guī)劃按照常規(guī)航線布設(shè)，沿東西方向進(jìn)行。此次任務(wù)的航向重疊度要求在74%-76%之間，旁向重疊度要求在35%-37%之間，航線飛行平直，航線彎曲度要求在3%以內(nèi)，符合規(guī)范要求各分區(qū)旋偏角都要在規(guī)范要求范圍內(nèi)，小于25°，航高為120m。（1）航線設(shè)計方法：1.使用谷歌地圖對校區(qū)進(jìn)行最高、最低點(diǎn)分析，確定測區(qū)最低、最高點(diǎn)的高程；2.根據(jù)航攝范圍線畫出相應(yīng)的航飛區(qū)塊，選擇相應(yīng)參數(shù)，生成飛行航線；3.對無人機(jī)的航線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，盡量減少航程，保證飛行重疊率；（2）航飛作業(yè)起飛前，將飛機(jī)所有的檢查及參數(shù)調(diào)試完畢，按要求執(zhí)行飛行前最后確認(rèn)。起飛后，飛機(jī)自主進(jìn)入旋翼上升、垂轉(zhuǎn)平及飛機(jī)爬升階段，地面站需報出飛機(jī)高度和轉(zhuǎn)速。飛機(jī)進(jìn)入航線后，地面站操作員對飛機(jī)飛行姿態(tài)、轉(zhuǎn)速、飛行高度、空速、電量及飛機(jī)沿線參數(shù)時刻關(guān)注。飛機(jī)航攝作業(yè)完成后，對飛機(jī)進(jìn)行全面檢查，下載影像數(shù)據(jù)，POS數(shù)據(jù)和基站數(shù)據(jù)。航攝作業(yè)結(jié)束后，地面站操作員將POS數(shù)據(jù)下載至電腦中，同時將相機(jī)內(nèi)存卡內(nèi)的校園影像數(shù)據(jù)拷貝至工作硬盤中。圖4-2測區(qū)航攝像片4.1.3像控點(diǎn)測量使用2臺南方雙頻GPS接收機(jī)，以CORS方法進(jìn)行測量。測區(qū)內(nèi)的D級平面控制點(diǎn)用于求解七參數(shù)，平面控制點(diǎn)均勻地分布于整個測區(qū)，并能控制住全部測圖范圍。采用CORS進(jìn)行測量時，GPS初始化后，先進(jìn)行已知點(diǎn)檢測，當(dāng)平面檢測誤差小于7cm，高程檢測誤差小于10cm時，才可進(jìn)行像控點(diǎn)測量。每個像控點(diǎn)測量兩次，當(dāng)兩次的測量誤差符合要求時（平面檢測誤差小于3cm，高程檢測誤差小于2cm），取其均值作為像控點(diǎn)的平面和高程值。4.2影像處理和建模4.2.1影像預(yù)處理利用航天遠(yuǎn)景軟件對原始影像進(jìn)行畸變差去除。影像的預(yù)處理就是把外野采集到的像片進(jìn)行提前處理，主要就是包括圖像的增強(qiáng)和影像的匹配，畸變的矯正等等。由于非特別專業(yè)的相機(jī)自身的缺陷會造成精度的影響，未經(jīng)過預(yù)處理的像片畸變比較大不能直接應(yīng)用于空三測量等后期的工作，所以在進(jìn)行空三加密之前我們應(yīng)該先對得到的航攝像片進(jìn)行預(yù)處理糾正。圖4-3影像去除畸變差4.2.2空三測量及建模（1）導(dǎo)入影像：打開Smart3D的ContextCaptureCenterMaster軟件，點(diǎn)擊新建工程，在影像選項卡下，點(diǎn)擊添加影像；圖4-4導(dǎo)入影像圖示（2）導(dǎo)入控制點(diǎn)：在Surveys選項卡下，點(diǎn)擊編輯控制點(diǎn)，注意要給控制點(diǎn)定義空間坐標(biāo)系，投影坐標(biāo)系（CGCS2000/3-degreeGauss-KrugerCM114EEPSG4547），文件選項卡下，點(diǎn)擊導(dǎo)入，保存，關(guān)閉，點(diǎn)擊3D視圖可查看；圖4-5導(dǎo)入控制點(diǎn)圖示（3）空中三角測量：在概要選項卡下，點(diǎn)擊提交空中三角測量，默認(rèn)下一步，點(diǎn)擊提交之后，打開引擎，也就是桌面上的橙色圖標(biāo)（ContextCaptureCenterEngine），等待運(yùn)行完畢，完成空三，回到3D視圖查看；（4）刺點(diǎn)：在Surveys選項卡下，點(diǎn)擊編輯控制點(diǎn)，顯示影像選擇可能是視點(diǎn)，這樣的話，就是通過空三計算把影像上可能存在控制點(diǎn)的影像都篩選出來，方便刺點(diǎn)，綠色的圈是預(yù)測的控制點(diǎn)的位置，按住Shift鍵，左鍵點(diǎn)擊將它移動到控制點(diǎn)的中心，刺點(diǎn)完成后，保存并關(guān)閉。點(diǎn)擊提交空中三角測量，下一步，選擇使用控制點(diǎn)平差，默認(rèn)，提交，等待運(yùn)行完畢，在概要選項卡下，點(diǎn)擊（Viewqualityreport），查看質(zhì)量報告，主要查看控制點(diǎn)精度，檢查點(diǎn)精度，符合精度方可進(jìn)行下一步操作；（5）空三平差以后，要提交三維重建，建模操作，在概要選項卡下，點(diǎn)擊新建重建項目，點(diǎn)擊空間框架，空間參考坐標(biāo)系設(shè)置保持跟之前的一致，編輯感興趣的區(qū)域，由于電腦內(nèi)存的限制，只能選擇小部分區(qū)域，并且要進(jìn)行切塊，每個瓦片內(nèi)存占到電腦內(nèi)存的80%就可以了；在概要選項卡中點(diǎn)擊提交新的生產(chǎn)項目，默認(rèn)三維網(wǎng)格，格式默認(rèn)選擇3MX，這個過程很消耗時間，等待建模完成。圖4-6模型展示4.3影像的矢量化及地籍圖制作4.3.1航攝影像矢量化打開EPS軟件，在三維測圖選項卡下，點(diǎn)擊osgb數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，選擇路徑名，元數(shù)據(jù)文件，確定之后，加載本地傾斜模型，進(jìn)入默認(rèn)的路徑，打開*.dsm文件。在EPS中要特別注意的是，畫什么地物，選擇什么特定的編碼，這是因為EPS是一款圖庫一體化的軟件，如果一時找不見，可以在編碼查詢窗口進(jìn)行查詢。圖4-7EPS2016中編碼查詢窗口傾斜模型真正的優(yōu)勢就是可以看到主體位置，這樣我們可以避免根據(jù)正射影像矢量化的經(jīng)驗，正射影像矢量化是依據(jù)房角來采集，這樣精度就得到了很好的控制。由于此次實驗區(qū)為校園，主要地物為房屋，下面我以畫房屋的例子作出詳解，依據(jù)三維傾斜模型畫房屋，一定要在墻壁上進(jìn)行繪制，這樣可以更加精確的獲得房角點(diǎn)的位置，從一面墻壁上先采集一點(diǎn)，如果還需要采集準(zhǔn)確的高程的話，就要把這個點(diǎn)的高程挪到房頂或是地面上，使用快捷鍵Shift+A，后面采集的點(diǎn)不需要進(jìn)行此操作，因為程序會默認(rèn)第一點(diǎn)高程為此地物各點(diǎn)的高程，在第一面墻壁上一定要采集兩個點(diǎn)，要不然無法確定第一條邊的位置，然后依次轉(zhuǎn)至緊鄰的墻壁進(jìn)行采集，其余墻壁各采集一點(diǎn)，剩下一個房角的時候，使用快捷鍵Shift+C，自動進(jìn)行直角隔角閉合，會彈出結(jié)構(gòu)類型窗口，調(diào)整房屋層數(shù)跟結(jié)構(gòu)類型參數(shù)，按確定，一個房屋就畫好了，在右側(cè)操作窗口欄下的擴(kuò)展屬性中可以查看房屋的屬性，也可以在此處進(jìn)行修改屬性。圖4-8EPS2016中地物屬性修改圖示在EPS中把地物編輯完畢之后，在圖式CASS轉(zhuǎn)換選項卡下，選擇圖式CASS數(shù)據(jù)輸出就可以導(dǎo)出*.dwg格式的文件，在CASS軟件中打開此文件，進(jìn)行地籍圖的制作。4.3.2地籍圖編輯利用南方CASS9.0軟件編輯地籍圖，地籍主要涉及界址點(diǎn)、界址線和宗地，地籍圖所表示的主要內(nèi)容有地籍要素，必要的地形要素以及各種必要的注記。沿著界址點(diǎn)的位置把權(quán)屬線畫出來，根據(jù)規(guī)范要求依次將權(quán)屬區(qū)屬性填寫完畢，權(quán)屬區(qū)屬性有縣區(qū)、地籍區(qū)、地籍子區(qū)、土地所有權(quán)類型、宗地特征碼、宗地號、權(quán)屬名稱以及使用地類代碼等。（1）界址線的屬性主要有本宗地號、臨宗地號、起點(diǎn)號、止點(diǎn)號、邊長、界線性質(zhì)、界址線類型和界址線位置等等。（2）宗地的屬性主要有宗地號、權(quán)利人、土地坐落、東至、西至、南至、北至、宗地面積等等。（3）編輯地籍要素的同時，還要建立地籍?dāng)?shù)據(jù)庫，在宗地權(quán)屬有改變時，方便于查詢和檢索，可以更便捷的對有爭議的宗地進(jìn)行修改，這樣的話，輸出數(shù)據(jù)也就更加準(zhǔn)確和快速。圖4-9CASS9.0中編輯地籍圖4.4實驗遇到的問題此次實驗的區(qū)域為新平旺校區(qū)，但是由于無人機(jī)鏡頭等硬件的配置限制，要想讓測圖的精度達(dá)到0.05米以上，無人機(jī)飛行的高度就得降低，這就導(dǎo)致獲取的航片數(shù)量增多，像控點(diǎn)數(shù)量也多，隨之就導(dǎo)致三維建模的時候要消耗大量時間。遮擋問題嚴(yán)重，因為無人機(jī)的傾斜鏡頭與下視鏡頭呈45°夾角，再加上校園內(nèi)樹木高大茂盛，無人機(jī)拍攝時樹冠的冠幅遮擋了部分地面要素，對測圖判讀造成了影響。因此得出結(jié)論，用無人機(jī)航測時要選擇在秋冬季節(jié)落葉后，還有就是在植被較為稀疏地帶完成測圖任務(wù)更為適合。在EPS2016軟件中測圖時，使用五點(diǎn)房交會法矢量出來的房屋角點(diǎn)，相比于直接從三維實景模型上采集的房角點(diǎn)的精度有較大的區(qū)別，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，在EPS中使用五點(diǎn)房采集房屋地物要素時，軟件程序會自動的將房角直角化，這可能會帶來一些誤差。在建模效果好的區(qū)域，因為精度較高，直接在模型上采集房角點(diǎn)更為準(zhǔn)確。

總結(jié)攝影測量技術(shù)的不