關(guān)于攝影測(cè)量精度影響因素探討

1、<p>　　關(guān)于攝影測(cè)量精度影響因素探討</p><p>　　摘要：本文從微型遙控?zé)o人機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、大氣條件、飛行控制、技術(shù)方案及后續(xù)處理軟件等方面闡述了影響微型遙控?zé)o人機(jī)低空攝影測(cè)量精度的主要因素，并向空間信息用戶展現(xiàn)其廣闊的應(yīng)用前景。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：攝影；測(cè)量精度；影響因素；探討 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文

2、章編號(hào)： </p><p>　　攝影物鏡和CCD像素單元都存在畸變差、大氣條件、飛行控制技術(shù)的高低都會(huì)對(duì)成像質(zhì)量產(chǎn)生較大影響；技術(shù)方案的選取、工作程序的確定直接影響立體觀測(cè)效果和立體量測(cè)的平面和高程精度；軟件功能的完善程度、自動(dòng)化程度的高低對(duì)生產(chǎn)效率及應(yīng)用范領(lǐng)域有較大的限制作用。然而，隨著新技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，小畸變差、高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)投放市場(chǎng)和檢測(cè)手段的提高，精確測(cè)定物鏡及CCD每個(gè)像元的畸變量，獲取畸變差系

3、數(shù)，建立畸變差改正模型，對(duì)影像進(jìn)行糾正，影像質(zhì)量將有大幅提高；同時(shí)選擇晴天無(wú)云，光照條件良好時(shí)攝影，對(duì)提高影像質(zhì)量有較大幫助，然而，最關(guān)鍵的是要針對(duì)抗風(fēng)能力弱、飛行穩(wěn)定性差的微型遙控?zé)o人機(jī)，開(kāi)發(fā)出有良好避震性能的高性能云臺(tái)、高質(zhì)量低空飛行器姿態(tài)控制軟件以及設(shè)計(jì)出對(duì)所獲取影像的準(zhǔn)實(shí)時(shí)、高精度糾正與拼接的數(shù)據(jù)后處理軟件，解決了這些關(guān)鍵技術(shù)，才能保證獲取穩(wěn)定的、清晰的高質(zhì)量影像，充分發(fā)揮其機(jī)動(dòng)快速的響應(yīng)能力和高精度技術(shù)保障能力，以低廉的運(yùn)營(yíng)成

4、本服務(wù)于土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)管、大比例尺地形圖測(cè)繪、工程建設(shè)、電力交通選線、地質(zhì)礦產(chǎn)勘測(cè)定位等領(lǐng)域，有效地解決我國(guó)當(dāng)前空間數(shù)據(jù)源不足、實(shí)效性不高的瓶頸問(wèn)題，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要的促</p><p>　　1 微型遙控?zé)o人機(jī)的特點(diǎn) </p><p>　　無(wú)人駕駛飛行器按照系統(tǒng)組成和飛行特點(diǎn)，分為固定翼型無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛直升機(jī)和無(wú)人駕駛飛艇等種類。近幾年來(lái)，微型遙控?zé)o人機(jī)變成了無(wú)人駕駛飛行器家族新的

5、成員，它成為航天遙感、航空遙感和地面遙感平臺(tái)的重要補(bǔ)充，它起著傳統(tǒng)攝影平臺(tái)不可替代的作用，在攝影測(cè)量中顯現(xiàn)了它的優(yōu)越性，它的特點(diǎn)有： </p><p>　　1.1 安全性高。遙控航空攝影的的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)許多是載人飛行器無(wú)法到達(dá)的空域或危險(xiǎn)地區(qū)。如高原、沙漠、沼澤、火山口等。即使無(wú)人機(jī)出現(xiàn)故障，也不會(huì)出現(xiàn)人員傷亡。 </p><p>　　1.2 成本低廉。用戶無(wú)須一次性大量投資，無(wú)需租用場(chǎng)地，不

6、需轉(zhuǎn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)起降，運(yùn)營(yíng)成本、維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于載人機(jī)系統(tǒng)。 </p><p>　　1.3 不需任何審批手續(xù)。它體積小，機(jī)動(dòng)靈活，可在云層下做超低空、超視距飛行，降低了對(duì)天氣條件的要求。 </p><p>　　1.4 效率高。攝影資料現(xiàn)場(chǎng)回放，不符合要求的可即時(shí)重拍，飛行時(shí)間基本是有效拍攝時(shí)長(zhǎng)；工作現(xiàn)場(chǎng)集中，便于統(tǒng)籌安排。 </p><p>　　2 影響微型無(wú)人機(jī)低空攝

7、影測(cè)量精度的主要因素 </p><p>　　雖然微型遙控?zé)o人機(jī)因其機(jī)動(dòng)、靈活、低成本、不受空管限制等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大比例尺地圖更新、新農(nóng)村建設(shè)、土地整理、城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)等方面，但限于自身制造工藝和軟件設(shè)計(jì)水平，在測(cè)繪1：500和1：1000大比例尺地形圖方面，難以滿足精度要求，結(jié)合使用經(jīng)驗(yàn)，從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、飛行控制、自然條件及后續(xù)處理軟件等方面闡述影響微型遙控?zé)o人機(jī)低空攝影測(cè)量精度的主要因素。 </p>

8、;<p>　　2.1 微型無(wú)人機(jī)本身結(jié)構(gòu)對(duì)影像質(zhì)量的影響 </p><p>　　由于微型遙控?zé)o人機(jī)攝影時(shí)使用的是小型數(shù)碼相機(jī)，它與傳統(tǒng)的專業(yè)量測(cè)相機(jī)相比，其性能和結(jié)構(gòu)有較大的差異。 </p><p>　　2.1.1 相機(jī)物鏡存在較大色差和畸變差 </p><p>　　相機(jī)物鏡是一種光學(xué)玻璃，它對(duì)不同波長(zhǎng)的光線折射率是不同的，因而在焦平面上形成各自的焦點(diǎn)

9、，產(chǎn)生橫向色差和縱向色差，色差使得像片上的影像模糊不清晰；相機(jī)物鏡是采用非球面研磨技術(shù)的透鏡組，但在加工、安裝和調(diào)試時(shí)難免還有一定的殘差，畸變差使得被攝景物與影像不能保持精確的相似性，造成了影像的幾何變形。 </p><p>　　現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)大多數(shù)采用窄畫幅或中畫幅CCD影像傳感器來(lái)記錄影像數(shù)據(jù)，由于感光單元的非正方形因子、CCD面陣的非正交性排列和像素單元畸變差的存在，從影像中心到邊緣誤差逐漸增大，最大可達(dá)到

10、50個(gè)像素，平面誤差約3-4米，無(wú)法獲取滿足精度要求的數(shù)據(jù)源，只有對(duì)影像進(jìn)行糾正，才能獲取可供量測(cè)的穩(wěn)定清晰的影像。 </p><p>　　2.1.2 CCD芯片大小和分辨率 </p><p>　　分辨率是指數(shù)碼相機(jī)CCD芯片對(duì)被攝物體的解析能力。像素?cái)?shù)量是衡量數(shù)碼相機(jī)分辨率的關(guān)鍵因素，在等量面積上，像素越多，單元像素越小，影像的清晰度才越高，細(xì)節(jié)表現(xiàn)才越好，色彩還原才越逼真。否則，影像質(zhì)

11、量越低劣。 </p><p>　　2.1.3 數(shù)碼噪音 </p><p>　　每一卷傳統(tǒng)膠片對(duì)應(yīng)一個(gè)感光度值，而同一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)有多種不同的“相當(dāng)感光度”值，當(dāng)采用高感光度拍攝時(shí)，傳感器信號(hào)被放大，干擾電流也隨之放大，引起更多的噪音。產(chǎn)生數(shù)碼相機(jī)噪音的原因有本身元器件的性能、線路設(shè)計(jì)采用的降噪技術(shù)、拍攝時(shí)使用了較高感光度、曝光不足、長(zhǎng)時(shí)間曝光等因素，數(shù)碼噪音引起圖像上的雜點(diǎn)增多，使得圖像質(zhì)量

12、降低。 </p><p>　　2.2 大氣條件對(duì)影像質(zhì)量的影響 </p><p>　　對(duì)攝影成像來(lái)說(shuō)，景物亮度的大小只影響像片上的曝光量，重要的是像片上相鄰地物影像之間的密度差，如果地物影像之間沒(méi)有密度差異，也就是沒(méi)有影像反差，也就無(wú)法從影像上辨別地物，而決定影像反差的因素除了景物本身特征外，主要取決于陽(yáng)光部分和陰影部分照度之間的差異，如果選擇天氣條件不好時(shí)攝影，必然使影像質(zhì)量變差。 &l

13、t;/p><p>　　2.3 飛行控制技術(shù)對(duì)影像質(zhì)量的影響 </p><p>　　微型無(wú)人機(jī)體積較小，一般都在三十公斤之內(nèi)，在攝影時(shí)受氣流、風(fēng)力、風(fēng)向影響較大，無(wú)法保持直線平穩(wěn)飛行，航線傾角、旁向傾角和旋轉(zhuǎn)角都很大，飛行姿態(tài)難以控制，飛機(jī)在航線前后左右等方向上擺動(dòng)造成了影像模糊，影像了清晰度。另外，由于遙控?zé)o人機(jī)采用低空飛行，航高較低，相對(duì)地面物體移動(dòng)速度較快，在曝光過(guò)程中，成像面上的地物構(gòu)像

14、隨之產(chǎn)生位移，形成像移，像移的出現(xiàn)同樣使影像模糊，影響了成像質(zhì)量。 </p><p>　　2.4 技術(shù)方案對(duì)量測(cè)精度的影響 </p><p>　　2.4.1 相片重疊度、基高比對(duì)量測(cè)精度的影響 </p><p>　　小型數(shù)碼相機(jī)一般均為矩形陣面的CCD，并非傳統(tǒng)的正方形。像片重疊度越大基線越短，基高比越小，正常情況下，其基高比為0.15左右，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)攝影的0.50

15、，在立體模型下，同名地物交會(huì)角較小，降低了立體觀測(cè)效果，直接影響高程量測(cè)精度。如果在保證具有三度重疊的前提下，盡量減少相片重疊度或使CCD陣面的長(zhǎng)邊與攝影航線相一致，可以大大增加基高比，提高高程量測(cè)精度。 </p><p>　　2.4.2 像控點(diǎn)目標(biāo)選取對(duì)測(cè)量精度的影響 </p><p>　　外業(yè)像控點(diǎn)測(cè)量時(shí)，對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的選取主要取決于影像紋理的豐富程度，影像紋理粗糙、弧形地物、線狀地物交角

16、不好，直接影響了外業(yè)點(diǎn)位選取精度，同時(shí)內(nèi)業(yè)對(duì)像控點(diǎn)的轉(zhuǎn)刺同樣有較大的誤差，較低了成圖精度。如果采取先布設(shè)地面目標(biāo)點(diǎn)后攝影，則能較大提高外業(yè)選點(diǎn)精度和內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)刺點(diǎn)精度，有助于提高成圖質(zhì)量。 </p><p>　　2.5 影像后處理軟件對(duì)測(cè)量精度的影響 </p><p>　　目前，微型遙控?zé)o人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)源，與傳統(tǒng)的航片相比，存在像幅較小、影像數(shù)量多、飛行質(zhì)量不好、影像質(zhì)量差等情況，所以應(yīng)針對(duì)其

17、數(shù)據(jù)影像的特點(diǎn)，需開(kāi)發(fā)出影像自動(dòng)識(shí)別、快速拼接軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理與融合，但是，目前各生產(chǎn)廠家的軟件功能不甚完善、自動(dòng)化程度還不是很高，直接影響了工作效率，對(duì)提高成圖質(zhì)量不利。 </p><p><b>　　3 結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)空間信息的需求日趨增多，資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)和防災(zāi)減災(zāi)等任務(wù)的周期越來(lái)越短，常規(guī)航天和航空遙

18、感手段己難以滿足當(dāng)前快速變化的需要，特別是許多分辨率要求高、時(shí)間要求快的應(yīng)急動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，缺乏有效可行的低空高精度三維地理信息的獲取手段。微型遙控?zé)o人機(jī)攝影測(cè)量平臺(tái)為這些特殊需求提供了新的技術(shù)途徑。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　?。?］周云.航空攝影技術(shù)在鐵路工程測(cè)量中的應(yīng)用［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2008，（1）. </p&