无人机航测像控点布设方法分析与探索
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摘 要：文章先分析了像控点的布设方案，包括全野外和非全野外布点，随后介绍了项目概况及布设像控点，包括项目概况、选取像控点、布设像控点，最后介绍了外业像控点精度，包括采集外业像控点，精度统计分析，希望能给相关人士提供有效参考。
关键词：无人机;航测;像控点
中图分类号：P231 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）24-0128-02
Abstract： This paper first analyzes the layout scheme of the image control points， including the whole field and the non-whole field， and then introduces the general situation of the project and the layout of the image control points， including the general situation of the project， the selection of the image control points and the arrangement of the image control points. Finally， the accuracy of field image control points is introduced， including the collection of field image control points， accuracy statistical analysis， in the hope providing effective reference for the relevant parties.
Keywords： UAV; aerial survey; image control point
引言
无人机的遥感技术是当下采集数据信息的主要渠道之一，这种方法的应用机动较为灵活、高效快速、成本低廉，因此广泛应用于数字城市规划、城市建设、更新地图、土地利用、公路工程设计等领域。在无人机航测中，摄像像控点的布设能够对成图精度产生直接影响，为此需要充分结合项目航测的实际目标合理选择布点。
1 像控点的布点方案
1.1 全野外布点
全野外布点主要是正射投影作业，内业测图定向以及相应的纠正作业中的控制点都是通过外业测定像控点布点方案。这种像控点布设方案拥有良好的精确度，但是在实施过程中，整个工作量相继加大，只有在成图比例较大的情况下或精度要求比较高的情况下应用[1]。
1.2 非全野外布点
非全野外布点即通过对空中三角测量所得到的结果进行详细解析，从而获得纠正作业以及内业测图定向中所需要的各种像控点。野外测定中只会对少数的像控点进行测量，并将其当做内业加密基础，这种布点方案能够进一步降低野外工作量，提升工作效率，将航测优势充分发挥出来，按照构网方法的不同，可以分成区域网布点、航带法布点这两种方案。
其中航带像控点布设方法还可以细分成五点法、八点法以及六点法，其中六点法主要是按照各段航带网中的中央像控点和两端像控点，在其上下的旁向重叠区间内设置对平高点。八点法即在各段航带网中设置八种平高控制点，如果各段的航带网整体长度不满足最大长度范围内三分之四的要求，同时又超出二分之一的短航带网，可以按照五点法进行像控点的布设工作。而六点法主要可以在高地和山地等领域中应用，在丘陵和平地区域则主要使用五点法进行像控点布设工作。
区域网像控点主要是在区域网周围设置平高点。具体包括三种布点方案，分别是密周边布点、品字型布点和正规布点。现实操作过程中，通常需要结合航测目标的大小范围和地形特点制定合理的布点方案，同时还可以联系各种方法共同使用。对于一些航测结合区域，岛屿、水域、旁向重叠以及航向重叠不够的特殊狀况，需要按照标准规范进行操作。
2 项目概况及布设像控点
2.1 项目概况
该项目是一项改造项目，从马关和屏边的交界点新桥河，到西畴县的兴街镇，整体路线长度是133公里。测量目标区域的地势状况较为复杂，存在较大的高差，东南低、西北高，项目需要提供各个分段总拼图，1：2000的地形图，图中等高距为2米，成图宽度不能低于400米。通过对较为复杂的地形进行实地测量，并结束实地勘查工作后，发现被测区域内的森林覆盖面积较大，特征点不多，同时在部分区域中还无法发现突出的地物标志来设置地标，整体来看操作难度较大，为此需要通过实地人工布设像控点方法进行施工，并对范围内的航飞控制点进行全面采集[2]。
2.2 选取像控点
非全野外的像控点布设方案可以通过以下两种方法实施：第一是在航飞后，结合影响寻找特征点，并深入实地范围内采集像控点，这种方法适合应用到地物特征较为明显，同时整体高差较大的环境当中，能够有效节省生产成本和时间成本。第二种方法是在开始航飞前，可以先深入实地进行布设，并对当地特征点进行全面采集，等待航飞后，结合影像内特征点采集像控点。这种方法对于没有明显特征的森林茂密区域、人类涉足少以及无明显地物特征的测区较为有效，广泛应用于作业生产过程当中。本次测区主要是位于山区，呈一种带状地形，测区中的森林较为茂盛，为此可以使用第二种像控点布设方案。
开始野外作业前，利用GOOGLE EARTH实施模拟航飞，并初步确定像控点的分布位置，第一对测区整体进行合理规划，按照布设要求设置像控点。第二是选取像控点，会影响内业加密分析结果，如果直接在外业中布点，会出现像控点设置不均的问题，降低空三解算的精度，增加内业成图难度，降低内业成图质量。第三先预选像控点，并实施实地布设，不但能够减少作业成本，同时还可以有效减少外业时间。 选取像控点的过程中，还需要结合布点要求实施，把布点方案和像控点布设方案有机结合起来，挑选比较突出的目标点和方便辨认的地物目标，在通视状况良好的区域布设像控点。布设标志需要拥有良好对空视角，避免其受到树木和建筑物的遮挡。布设标志不能出现太大的黑白反差，一些弧形地物和带有阴影的地物无法充当控制点目标。控制点选择还需遵守以下几项标准：第一是尽量在航向的旁向重叠公共范围内选择，进而保证航向重叠的公用性。第二是在旁向重叠因整体范围过小或过大，导致无法满足具体需求时，应该进行分别布点。第三控制点和相片边缘的距离需要控制在1.5厘米左右，和相片标志之间的距离不低于1毫米。第四，在自由图边缘的控制点，需要在图郭线的外部设置。
2.3 布设像控点
像控点的外业设置和内业规划的具体步骤包括以下几点：第一，把发包单位给出的比例尺为1：5万的项目施工路线平面方案图，引入至GOOGLE EARTIH当中，并在此处范围内需要先把项目路线的平面方案图从DWG的格式转化成一种KML格式，随后导入到GOOGLE EARTH当中。第二在谷歌地球中进行模拟飞行，结合像控点的设置要求，可以先简单粗略地布设像控点，该测区中的控制点需要将间距控制在六百米到八百米之间，设置成品字型，在结束布设工作后，可以将KML文件导出。第三，把KML文件导入到移动手机设备当中，利用外业平板内谷歌地球或奥维互动地图，实地考察外业中的像控点预设位置，并寻找较为明显的特征点或布设地标。
像控点布设具体方式如下：第一是带状测区的整体宽度是400米，通过区域网进行布点工作，测区中的像控点间距不能超出600到800米的范围，对于一些作业难度较大的区域，可以适当放宽。将像控点布置成品字型，保证各个控制点成为一种有机整体。挑选像控点的过程中，还需要考虑到布点方面的要求，并充分结合布点方案和像控点设置方案，选择拥有良好通视性，同时可以准确辨认的目标点和地物点。第三通常情况下，航测的理想目标是接近水平和直角地物拐角以及线状地物交点上，尤其是一些固定的道路和田角的交叉口是像控点选择中的首选理想目标。在一些树林茂密，而人类活动又比较少的区域，可以在通视状态良好、对空视角优良的平坦区域内设置地标，此次野外布设地标在绿色植被背景下，对比较为明显，可以使用携带方便的白色布条来设置地标。
3 外业像控点精度
3.1 采集外业像控点
结合初选的控制点对像控点进行设置，同时对平高点的坐标进行采集。在采集外业像控点的过程中，需要根据先控制后碎部以及先整体后局部的基础原则实施，在加密点和首级控制点的基础上，通过GPS RTK方法对像控点坐标进行采集。
测量像控点步骤如下：第一，创建基准站，尽量选择在交通便利、视野开阔和地势高的区域架设基准站，比如测区中的最高点或中央区。第二，对各种数据参数进行合理设置，将测区中的坐标转化参数解析出来。通过七参数法来求解转换参数，包含一个尺度参数比、三个旋转参数和三个平移坐标参数。第三，在开始测量前，需要先对其中一到两个已知点进行测量，并对已知成果和测定坐标进行比较，判断RTK检测精度，在其满足基础要求后，才可以在控制点中创建RTK流动站，并采集像控点。第四，在测量过程中，测量地标点即测量地标布设中心，特征点即对斑马线直角道路点、墙角、平房房角、建筑物拐点等地物特征进行测量，同时需要注意该处为了方便内业人员进行绘图和判读工作，在测量特征点的过程中，需要为控制点拍摄两张照片，一个是能够将像控点位置准确反映出来的近景图，而另一个是能够看出像控点周围状态的远景图。第五，在结束像控点采集任务后，需要精确评定各个像控点，在采集像控点的过程中，還需要对首级控制点坐标进行测量，并将收集的坐标和现有坐标之间进行对比分析，如果两者之间的平高点误差小于0.5米，在一些困难区域可以适当放宽，低于1米，提高像控点精确度。第六，等待结束航飞后，像控点刺点，对控制点整理后，将其提交上去，并记录下具体的成果。
3.2 精度统计分析
检测精度的过程中，在外业实际采集到的各种高程点基础上，对地形图实施精确检查，并通过分析误差精度，对指标误差值进行详细分析。通过精度分析后可以发现，高程误差为0.096米，低于0.1米的界限，没有超出1：2000成图地形图中像控点高程的误差界限。通过谷歌地球进行模拟航飞，在公路改造工程中预设像控点，能够提高成图精确度[3]。
4 结束语
综上所述，在上述航测实践案例中，针对一些测量难度较大的区域，开始航飞前，可以先通过人工方法布设像控点，在结束航飞工作后，可以结合特征点像控点进行布设，通过模拟航飞，针对高速公路实施改造和建设的像控点布设工作，在提高成图精度的同时，降低外业工作量，降低生产成本。
参考文献：
[1]孙克红，刘阳燕.带状地形无人机航测中像控点布设对空三精度影响的研究[J].西部大开发（土地开发工程研究），2018，3（02）：18-24.
[2]郭世敏，朱大明.无人机航测项目实施中像控点布设方法探讨[J].价值工程，2016，35（21）：136-139.
[3]罗东山，李相庭.无人机航测像控点布设对空三精度的影响[J].测绘标准化，2017，33（03）：34-36.
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