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鄂尔多斯影响无人机数字航空摄影测量精度的关键因素

作者: 时间:2020-10-21259733 次浏览

传统摄影测量在讨论高程精度时,通常只关注基高比参数,然而影响高程精度的不仅是基高比,还有其它的影响因素。实际上高程精度是由 GSD(Ground Sample Distance,地面分辨率)、基高比和像点坐标量测精度综合决定的。特别是数码航空像片,虽然基高比偏小,但其地面分辨率高、像点量测精度高,仍然有能力获取较高的高程定位精度。由图可以看出,立体像对空间前方交会得到的空间点平面坐标精度为:

mXY= mxyH / f


式中,mxy为像方点量测精度,H为相对飞行高度,f为焦距。

设像方点量测精度mxy为1/k个像素,则有:

mXY= GSD / k


式中GSD为像元对应的地面分辨率。

1.jpg 

空间前方交会得到的空间点高程坐标精度为:

m= mXY tanθ

tanθ = B/H = b/f


式中θ为交会角,tanθ为物方基线与航高的比值,合并平面精度公式后得:

mZ = GSD/k * (H/B) = GSD/k * (f/b)

由上式可知,相机一定的情况下,空间前方交会的高程精度取决于三个因素:

(1) 基高比,基高比越大,则高程精度越好;

(2) 像点坐标的量测精度,像点坐标的量测精度越好,即k值越大,那么高程精度越好;

(3) GSD 越小高程精度越高。

下面就不同情况下高程精度作简要的分析:

注:设定胶片影像的像点坐标量测精度为1/2个像元(k=2),数码航摄影像的像点坐标量测精度为1/3个像元(k=3)

示例一

设胶片影像和数码影像的地面分辨率均为8cm,航向重叠度均为80%,那么胶片影像和数码航摄影像的高程精度对比如下表:

表格 1 不同相机等地面分辨率的高程精度对比

相机类型

胶片相机

DMC

α5100

像幅(mm)

230*230

165.9*92.2

23.4*15.6

像元大小(mm)

0.025

0.012

0.0039

摄影比例尺

1:3197

1:6666

1:20500

基线(mm)

46

18.44

3.12

飞行高度(m)

486

800

410

焦距(mm)

152

120

20

高程精度(cm)

13

17

17

示例二

数码航摄相机在实际飞行中,GSD往往高于规范的要求,如 1:1000 成图中数码航摄的GSD一般在7~8cm之间(规范要求8~10cm),所以高程精度进一步提高,下图给出Sony α5100相机不同分辨率情况下的高程精度情况。

表格 2 相同相机不同地面分辨率的高程精度对比

相机类型

像幅(mm)

像元大小(mm)

焦距(mm)

α5100

23.4*15.6

0.0039

20

摄影比例尺

GSD(cm)

基线(mm)

飞行高度(m)

高程精度(cm)

成图比例尺

1:10250

4

3.12

205

8.5

1:500

1:20500

8

3.12

410

17

1:1000

1:38500

15

3.12

770

32

1:2000

仅从相机性能角度出发,通过示例一可以看出,在等分辨率的情况下,无人机传感器与大幅面航摄仪具有相当的高程精度。通过示例二可以看出,针对Sony α5100相机在4、8、15cm地面分辨率的情况下,能够满足1:500、1:1000、1:2000航测成图规范精度要求。因此,基于无人机平台进行大比例尺测绘是可行的。