CN109443365B - 无人机低空遥感的gnss辅助稀疏像控布设方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机低空遥感的GNSS辅助稀疏像控布设方法及系统，在单架次航飞的矩形范围的四个角点上分别布设一个像控点；在测区两头的短边分别间隔1条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设高程控制点；从起始航线开始，间隔一条航带、在航线1/2处布设一个像控点；从起始航线开始，每隔9条基线隔一条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点；从起始航线开始，每隔4条基线隔一条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点；从起始航线开始，每隔2条基线隔一条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点。本发明满足了1:2000和1:1000大比例尺航测4D成果相关规范的精度要求，同时也最大限度的减少了外业像控数量。

Description

无人机低空遥感的GNSS辅助稀疏像控布设方法及系统
技术领域
本发明涉及摄影测量与遥感技术领域，特别是一种无人机低空遥感的GNSS辅助稀疏像控布设方法及系统。
背景技术
作为传统航空摄影测量的有力补充手段，无人机低空遥感具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，在小区域、环境复杂、飞行条件复杂及其他困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势。
通常情况下，像控点布设是无人机航测4D产品(DOM、DEM、DLG、DRM)生产的重要环节，也是外业过程中成本投入比较大的一个部分。随着GNSS(全球卫星导航系统)技术的发展，利用GNSS进行辅助无人机航测空三加密，可以大大减少像控测量的工作量，缩短作业周期。然而，在现有技术的条件下，仍然缺乏一种最优、可行且具有实践意义的像控布设方案，且对于大中比例尺地形图测绘项目，仍盲目地大量像控点以进行空三加密，以致项目工期紧张，进而影响整个项目周期。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种无人机低空遥感的GNSS辅助稀疏像控布设方法及系统，满足1:2000和1:1000大比例尺航测4D成果相关规范的精度要求，同时也最大限度的减少外业像控数量。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种无人机低空遥感的GNSS辅助稀疏像控布设方法，包括以下步骤：
1)在单架次航飞的矩形范围的四个角点上分别布设一个像控点；
2)在测区两头的短边分别间隔1条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设高程控制点；
3)从起始航线开始，间隔一条航带、在航线1/2处布设一个像控点；
4)从起始航线开始，每隔9条基线隔一条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点；从起始航线开始，每隔4条基线隔一条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点；从起始航线开始，每隔2条基线隔一条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点。
一种无人机低空遥感的GNSS辅助稀疏像控布设系统，包括：
第一布设单元，用于在单架次航飞的矩形范围的四个角点上分别布设一个像控点；
第二布设单元，用于在测区两头的短边分别间隔1条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设高程控制点；
第三布设单元，用于从起始航线开始，间隔一条航带、在航线1/2处布设一个像控点；
第四布设单元，用于从起始航线开始，每隔9条基线隔一条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点；从起始航线开始，每隔4条基线隔一条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点；从起始航线开始，每隔2条基线隔一条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明满足了1:2000和1:1000大比例尺航测4D成果相关规范的精度要求，同时也最大限度的减少了外业像控数量。
附图说明
图1为本发明像控布设位置概略图；(a)四角点法(b)四角点法改进型；(c)四角点法改进型二；(d)密周边品字形布设方案(间隔9条基线)；
图2为空三成果精度对比图；
图3为数字线画图DLG精度对比图；
图4为本发明稀疏像控布设方案图。
具体实施方式
表1为项目实施过程中参数
Figure BDA0001912429320000021
Figure BDA0001912429320000031
航飞任务都按照表1中的参数进行航飞，并获取影像清晰且对比度适宜。
试验选取了6类稀少像控布设方案，为了保证试验的严密性，一些像控点在航摄之前，事先进行了布设，其余的在航飞影像上刺点。
a.四角点法
如图1的(a)所示，在单架次航飞的矩形范围的四个角点上分别布设一个像控点；
b.如图1的(b)所示，在方案a的基础上，于测区两头的短边分别间隔1条航带于旁向重叠中线附近布设高程控制点；
c.如图1的(c)所示，在方案b的基础上，从起始航线开始，间隔一条航带、在航线1/2处布设一个像控点。
d.如图1的(d)所示，密周边、品字形布设方案(间隔9条基线)
从起始航线开始，每隔9条基线隔一条航带于旁向重叠中线附近布设一个像控点。
e.密周边、品字形布设方案(间隔4条基线)
从起始航线开始，每隔4条基线隔一条航带于旁向重叠中线附近布设一个像控点。
f.密周边、品字形布设方案(间隔2条基线)
从起始航线开始，每隔2条基线隔一条航带于旁向重叠中线附近布设一个像控点。
g差分辅助稀少像控方案
在以上像控布设方案的基础上，每个方案将精密差分pos带入参与空三平差，以验证其大量减少像控点。
h构架航线辅助高程控制的像控布设方案
在以上像控布设方案的基础上，每个方案将构架航线数据一起进行空三加密，以验证其减少高程控制。
测区经过立体模型采集和空三加密后，利用检查点精度检查。与此同时利用野外实测数据对立体采集的线画图DLG进行精度检查。整个测区经过空三精度检查和数字线划图成果检查之后，其结果如表2所示。
表2空三成果及DLG成果精度统计
Figure BDA0001912429320000041
Figure BDA0001912429320000051
注：1:2000地形图相关规范要求精度:平面中误差1.2m、高程中误差0.6m
1:1000地形图相关规范要求精度:平面中误差0.6m、高程中误差0.3m
1:500地形图相关规范要求精度:平面中误差0.25m、高程中误差0.16m
构架列中1表示有构架，2表示无构架
通过上表可以看出：
方案一、方案二虽然都能满足1:2000地形图成图精度要求，但是在空三精度上和外业检查的其平面与高程精度很不稳定。
方案三是在方案二的基础上，于整条航线中间加了一排控制点，其平面位置精度稍微提高，高程精度也有提升，能够满足相关规范的精度要求。
方案四到方案六都是每一个方案较上一个方案增加一倍的像控点，基线间隔减小一倍，平面精度和高程精度都能够满足相关规范的精度要求，且两者的中误差都小于0.3m，完全可以满足1:1000比例尺的测图要求，平面精度甚至满足1:500比例尺的测图要求，高程精度已经很接近1:500地形图相关规范的要求。与此同时，可以发现在方案三后，随着像控点的增多，平面精度和高程精度比较平稳，没有显著提高。
由方案一到方案六的有无构架两种情况下的成果精度对比，不难看出构架航线对成果的高程和平面精度基本上没有什么影响。
经过以上分析，可以得出：在保证1:2000比例尺地形图精度及其可靠性的情况下，方案三的稀少像控布设方法大大减少了像控布设工作量，平面精度和高程中误差均满足1:2000比例尺成图规范的相关要求，甚至满足1:1000比例尺成图规范的精度要求，同时其平面精度完全满足1:500地形图的成图精度要求，且高程精度非常接近于1:500比例尺成图精度要求。
因此提出了一种最优的GNSS辅助稀疏像控布设方案，满足了1:2000和1:1000大比例尺航测4D成果相关规范的精度要求，同时也最大限度的减少外业像控数量。
参见图4
在1:2000和1:1000的大比例尺测图任务中，航飞任务都按照表1中的参数进行航飞，并获取影像清晰且对比度适宜。
按照图4，采用本发明的稀疏像控布设方案，在任意单架次航飞任务中，于测区两头，分别沿垂直于航线方向，隔一条航带布设一个像控点；与此同时，测区中央，沿垂直于航线方向，隔一条航带布设一个像控点；则在随后的空三加密以及后续的4D成果中都能够满足相应的1:2000和1:1000比例尺成图规范精度要求，同时此方案能够最大限度减少人力成本，时间成本，安全成本，缩短项目周期。

Claims (2)

1.一种无人机低空遥感的GNSS辅助稀疏像控布设方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在单架次航飞的矩形范围的四个角点上分别布设一个像控点；
2)在测区两头的短边分别间隔1条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设高程控制点；
3)从起始航线开始，间隔一条航带、在航线1/2处布设一个像控点；
4)从起始航线开始，每隔9条基线、隔一条航带，于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点；从起始航线开始，每隔4条基线、隔一条航带，于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点；从起始航线开始，每隔2条基线、隔一条航带，于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点。
2.一种无人机低空遥感的GNSS辅助稀疏像控布设系统，其特征在于，包括：
第一布设单元，用于在单架次航飞的矩形范围的四个角点上分别布设一个像控点；
第二布设单元，用于在测区两头的短边分别间隔1条航带于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设高程控制点；
第三布设单元，用于从起始航线开始，间隔一条航带、在航线1/2处布设一个像控点；
第四布设单元，用于从起始航线开始，每隔9条基线、隔一条航带，于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点；从起始航线开始，每隔4条基线、隔一条航带，于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点；从起始航线开始，每隔2条基线、隔一条航带，于旁向重叠中线两边1/7像幅之内布设一个像控点。
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