應(yīng)用Inpho處理無人機(jī)數(shù)據(jù)案例報告及結(jié)果分析

應(yīng)用Inpho處理無人機(jī)數(shù)據(jù)案例匯報及成果分析文：代理產(chǎn)品事業(yè)部初愛萍徐明策公布時間：-6-9【字體設(shè)置：大中小】打印本頁試用概況

3月27日至4月24日，對田陽新山鋁工業(yè)園區(qū)和全州白寶鄉(xiāng)兩個區(qū)域的無人機(jī)低空航飛數(shù)據(jù)進(jìn)行空三加密及DOM生成。

1.人員及設(shè)備狀況：

人員名單：初愛萍，張小明，全昌文，伍水珍。

硬件：臺式電腦4臺，立體設(shè)備2套。

軟件：Inpho軟件1套；AutoCAD。

作業(yè)根據(jù)：

《1:500、1:1000、1:地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》

《1:500、1:1000、1:地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》

《1:500、1:1000、1:地形圖航空攝影測量數(shù)字化測圖規(guī)范》

2.數(shù)據(jù)狀況：

⑴無人機(jī)低空航拍數(shù)據(jù)：

田陽新山鋁工業(yè)園區(qū)：相機(jī)焦距51.1485mm，像素大小6.4μm，飛行高度600m，15條航線，飛行片數(shù)755片，并附有像主點曝光點GPS記錄一份。

全州白寶鄉(xiāng)：分兩個區(qū)飛行。第一區(qū)：相機(jī)焦距51.1485mm，像素大小6.4μm，飛行高度600m，12條航線，合計1171片，并附有像主點曝光點GPS記錄一份；第二區(qū)：相機(jī)焦距51.1485mm，像素大小6.4μm，飛行高度600m，12條航線，合計1175片，并附有像主點曝光點GPS記錄一份。兩個區(qū)域間有一條航線重疊，重疊片數(shù)為96片。

⑵地形圖數(shù)據(jù)：

田陽新山鋁工業(yè)園區(qū)：1:500地形圖一份，dwg格式；1:10000DOM2幅。

全州白寶鄉(xiāng)：1:1000數(shù)字線劃圖一份，dwg格式；1:10000DOM4幅。

詳細(xì)實行狀況

1.像主點曝光點GPS坐標(biāo)修改

Inpho軟件運用像主點曝光點GPS坐標(biāo)，將像片排列，然后進(jìn)行自動匹配生成連接點，完畢相對定向。由于inpho自動匹配處理對于參數(shù)的初始值規(guī)定比較高，GPS點位精度越高，自動匹配生成的連接點的效率、精度越高；GPS坐標(biāo)精度太低則無法進(jìn)行自動匹配，需手工添加同名點進(jìn)行模型連接，像片較多時，則增長諸多工作量。

對于本次無人機(jī)低空航拍提供的像主點曝光點GPS坐標(biāo)，精度較低，最大偏移有90米，而inpho對其規(guī)定是能將差值控制在20米以內(nèi)。

由于提供的GPS曝光點記錄與實際坐標(biāo)差值較大，且毫無規(guī)律，差值不穩(wěn)定，因此我們對田陽新山鋁工業(yè)園532片、全州白寶鄉(xiāng)478片進(jìn)行全手工量測像主點坐標(biāo)（約1分鐘/張），工作量較大。

下圖為新山鋁工業(yè)園區(qū)提供的GPS坐標(biāo)部分軌跡圖而新山鋁工業(yè)園區(qū)實際的GPS部分軌跡圖（加密完畢后得到）如下：2.地形圖上選用像控點，檢查點

在田陽新山鋁工業(yè)園區(qū)1：500地形圖上人工選用平高控制點45個、檢查點13個。

控制點的選用原則是：航向每5條基線、旁邊每3條基線選用一種控制點，且選用的控制點為地形圖上明顯的特性點，在影像上輕易識別?？刂泣c分布如圖（紅色標(biāo)識）：田陽新山鋁工業(yè)園區(qū)3.Inpho空三加密

⑴田陽新山鋁工業(yè)園區(qū)：

根據(jù)地形圖范圍，選用15航線、532張像片、45個像控點，運用最新的相機(jī)檢校文獻(xiàn)進(jìn)行空三加密。

首先，在Inpho中建立工程，設(shè)置測區(qū)參數(shù)，引入像片（tif格式）以及像主點曝光點坐標(biāo)（即手工定位量測的像主點曝光點坐標(biāo)）。影像金字塔生成后，開始自動匹配連接點并平差計算，像點連接中誤差為1個像元大小。然后，對其進(jìn)行控制點量測，空三加密解算。解算匯報如下：表1控制點解算匯報表2檢查點匯報⑵全州白寶鄉(xiāng)：根據(jù)地形圖范圍以及飛行區(qū)域，選用白寶鄉(xiāng)兩個區(qū)域合計474片，不添加控制點，直接進(jìn)行相對定向，模型連接、像點連接中誤差為0.8個像元大小。詳細(xì)分區(qū)如下：

第一區(qū)：8條航線，264片；

第二區(qū)：8條航線，214片。

4.Inpho提取DTM

空三加密解算完畢后，對加密區(qū)域自動提取DTM（數(shù)字地面模型）。

5.InphoDOM生成

生產(chǎn)過程：對空三加密后的成果運用Match-T模塊自動提取DTM，運用OrthoMaster生成單幅的正射影像DOM，然后在OrthoVista模塊下進(jìn)行鑲嵌勻色處理。

運用自動提獲得到的DTM（未進(jìn)行編輯），對單張像片進(jìn)行糾正，得到單張像片的正射影像；

然后運用Inpho的自動鑲嵌勻色模塊OrthoVista，對整個區(qū)域的單張正射影像進(jìn)行自動鑲嵌、勻色，并按原則分幅輸出DOM（正攝影像）。

田陽新山鋁工業(yè)園輸出1:DOM15幅；全州白寶鄉(xiāng)輸出1:DOM12幅?？偨Y(jié)與提議

1.無人機(jī)低空航飛數(shù)據(jù)分析評價：

總體上說這幾次的無人機(jī)影像質(zhì)量都沒有嚴(yán)格抵達(dá)規(guī)定，首先由于攝影時的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角控制不好，導(dǎo)致像片的拉伸比較大，并且導(dǎo)致影像的重疊度不一致，部分影像重疊度不夠，增長了空三處理的難度。例如全州白寶鄉(xiāng)數(shù)據(jù)2，0520片、0521片的航向重疊只有47%，0247片、0343片的旁向重疊只有17%。GPS數(shù)據(jù)誤差也很大，無論是跟我們手工在地形圖和1:10000DOM上找的像主點在地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，還是通過給定的旋轉(zhuǎn)角修正之后的攝影中心坐標(biāo)，偏差都很大，并且不是固定值，也就是說也許不是由于延時的影響，因此最終一般沒有采用它給定的GPS坐標(biāo)。曝光點實際軌跡圖提議：由于最小二乘匹配和自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差對參數(shù)的初始值規(guī)定都很高，因此對GPS坐標(biāo)和攝影時的旋轉(zhuǎn)角規(guī)定都比較高。影像重疊度低的狀況下，Inpho也可以處理，不過效果不會太好；假如要生成很好的DSM用于三維建模，航向和旁向重疊度都規(guī)定很高，航向重疊規(guī)定80%以上，旁向重疊度規(guī)定70%以上。

2.空三加密精度分析評價：

對田陽新山鋁工業(yè)園區(qū)進(jìn)行像控點布點、空三加密解算，添加檢查點檢查：控制點解算匯報、檢測點檢測匯報見“表格1”；由控制點解算匯報可以看出，控制點的平面誤差較大，產(chǎn)生這種狀況的重要原因是對控制點的選用不精確，影像與地形圖的鑒別具有一定的差異，導(dǎo)致部分控制點坐標(biāo)不夠精確。田陽新山鋁工業(yè)園區(qū)無人機(jī)數(shù)據(jù)地面控制點布設(shè)：將無人機(jī)影像與1：500地形圖套合，在1：500地形圖上選用明顯地物特性點，如寬度較小的道路交叉點、田埂交叉點等；對于整個測區(qū)來說地形占絕大部分，居民區(qū)較少并且影像范圍較小，房屋側(cè)面被遮擋，故房角點選用難度大，如圖：而對于細(xì)小的線狀地物交叉點，雖然在500圖中細(xì)化為單線形式，而實際應(yīng)當(dāng)有一定的寬度（一般為50公分如下），因此測量控制點的時候就會存在一種范圍誤差，難以識別實地測量確實切位置。

控制點布設(shè)應(yīng)當(dāng)是在控制點精度比較高的狀況下才能下結(jié)論，不過還可以從理論上提出某些提議。在控制點的控制范圍內(nèi)，假如影像的質(zhì)量比較高，GPS和IMU數(shù)據(jù)精度都很高的狀況下（也就是說平差解算的初始值比很好的狀況），理論上只要在區(qū)域周圍布設(shè)4個平高控制點就能滿足精度規(guī)定；假如只有GPS數(shù)據(jù)(當(dāng)然精度要抵達(dá)規(guī)定)，可以布設(shè)在區(qū)域周圍布設(shè)4個平高控制點，然后在航帶間適量的布設(shè)某些高程控制點；假如初值精度都不高的狀況下，就必須加密控制點才能保證精度，因此，總的來說，要減少控制點的布設(shè)就必須提高POS數(shù)據(jù)的精度。

檢查點的精度匯報見表格：

可以看出，檢查點誤差相稱大，出現(xiàn)此種狀況的原因：一是檢查點在地形圖上的選擇自身帶有誤差；二是也許本次空三加密的控制點布設(shè)密度達(dá)不到規(guī)定，需要實際操作后再得出結(jié)論。

提議：控制點的選用及量測一定要精確。

3.DOM精度分析評價

影像正射糾正精度與DTM精度有關(guān)，而DTM精度與空三加密精度息息有關(guān)。鑲嵌過程也是自動生成拼接線，并對顏色存在差異的像片做自動勻色處理。（新山鋁工業(yè)園1:DOM疊加1:500地形圖，局部）田陽地區(qū)：生成單幅532張正射影像，地面辨別率0.1m，按照1:圖分幅提成15幅，其中滿幅2幅、13幅不滿幅；隨機(jī)選用2幅與已經(jīng)有1:500地形圖套合，并均勻分布選用適量的同名位置點，在AutoCAD中量取誤差距離，詳見下表。影響精度的原因重要是：空三加密控制點的選用品有誤差。

空三加密后提取的DTM，在地形平緩處匹配很好，在房屋以及地形變化較大處匹配較差。因精確修編需要大量的時間，且我們想檢查一下在不進(jìn)行任何人工編輯狀況下的精度怎樣，因此未對DTM進(jìn)行任何編輯，直接生成DOM。

提議：要想提高DOM的精度，必須在保證空三加密精度滿足成圖規(guī)定的狀況下，對提取的DTM進(jìn)行人工編輯，這樣才能保證DOM的精度。

4.Inpho軟件試用評價

使用Inpho軟件先后對田陽新山鋁工業(yè)園區(qū)和全州白寶鄉(xiāng)地區(qū)兩個區(qū)域做了空三加密及DOM生產(chǎn)。從自動化程度上講，inpho除了在控制點的量測上需要人工干預(yù)，其他基本實現(xiàn)處理的自動化（自動空三、DTM、DOM的生成及自動鑲嵌勻色）。

Inpho軟件重要優(yōu)勢：Inpho軟件處理數(shù)據(jù)自動化程度很高，重要體目前影像自動匹配處理、DTM自動提取、DOM自動鑲嵌勻色，且效果很好。

Inpho軟件對數(shù)據(jù)的規(guī)定：對初始數(shù)據(jù)即影像像主點曝光點坐標(biāo)精度有一定的規(guī)定。

軟件比較：使用PixleGrid和適普對同一區(qū)域影像進(jìn)行空三處理，由于無人機(jī)影像質(zhì)量的不穩(wěn)定性，自動相對定向和模型連接失敗率高。詳細(xì)表目前：假如要到達(dá)影像匹配的可靠性，需要反復(fù)進(jìn)行相對定向解算來剔除粗差；轉(zhuǎn)點輕易失敗致使模型連接不成功，重要是這兩方面減少了空三處理的效率。

軟件接口方面：Inpho軟件空三加密成果怎樣導(dǎo)入VirtuoZo、蘇武影像，目前還在處理中。成果形式及預(yù)覽

成果數(shù)據(jù)：

田陽新山鋁工業(yè)園1：DOM15幅；

全州白寶鄉(xiāng)1：DOM12幅。

1.成果預(yù)覽：（新山鋁工業(yè)園1：DOM單幅）問題匯總及分析

1.控制點殘差非常小，而檢查點殘差卻比較大，則最終的解算匯報能否真實地反應(yīng)出最終的加密精度？

在空三加密的時候，最終加密的成果應(yīng)當(dāng)是綜合考慮控制點、GPS、IMU以及加密的連接點和構(gòu)建的立體像對的狀況。本次無人機(jī)數(shù)據(jù)的加密過程中，尤其是最終的絕對定向精度的反應(yīng)上，唯一可以參照的就是控制點信息。同步，由于無人機(jī)影像的圖幅較小，控制點的可控范圍，尤其是高程上的要遠(yuǎn)遠(yuǎn)不不小于常規(guī)航測的控制范圍，因此高程上的互相檢查沒有什么可行性，由此導(dǎo)致作為控制點的時候，基本是完全以這個點的高程作為解算信息。因此，最終成果非常精確的mm級自然是不可靠的。而當(dāng)這個點作為檢查點的時候，該點位所在的解算坐標(biāo)僅是通過參照其他控制點而得到的，同樣由于這個參照信息非常有限，因此與檢查點實際坐標(biāo)相比會存在很大誤差，最大達(dá)10m。

2.假如Inpho的控制點解算匯報反應(yīng)的是控制點解算完的最終坐標(biāo)（與給定的一致），但匯報中的平面差值相對來說又較大，有的差值達(dá)1m以上？而高程又不完全相等，誤差僅在mm級？

從測試成果看，假如在處理過程中控制點位置對的，量測規(guī)范，Inpho的控制點精度匯報中，平面的精度匯報是可信、有效的，由于控制點的平面坐標(biāo)互相之間是完全可以互相檢查的。理論上而言，任何一種平面坐標(biāo)系至少3個點就確定下來了，控制點平面坐標(biāo)互相之間的有關(guān)性很強(qiáng)，完全可以實現(xiàn)很好的交互檢查。這也是為何我們在常規(guī)的航測處理時，布設(shè)控制點時測區(qū)的平面高程點可以很少，而高程點規(guī)定諸多的原因。

3.無人機(jī)地面控制點的布設(shè)措施及密度

有關(guān)無人機(jī)控制點的布設(shè)問題，目前尚沒有任何定論。在設(shè)定這樣的一種原則或規(guī)范時，也將是非常有難度、有挑戰(zhàn)性的一種問