无人机大比例尺航测系统的研制及应用

以无人机作为低空遥感平台,将选择的轻小型量测相机与定制的小型双频高动态GPS进行搭载集成,并自主研制了一种三轴稳定云台装置,可保持无人机航摄时相机姿态的稳定,使获得的航空影像满足大比例尺测图的规范要求。将该系统应用于1：500大比例尺地形图测绘项目,结果表明该系统的成图精度完全可以满足国家航测内业成图规范及城市测量规范要求。     

基于ECR与ECI星历数据的遥感影像定位

经典的共线方程中物方坐标系建立在地球表面,在航天摄影测量中,地面摄影测量坐标系的应用,增加了不同类型测量数据间联合处理的难度,限制了影像数据摄影测量处理的空间范围。本文介绍了基于视线方向的影像对地定位算法原理,并以此为基础建立了地心系下的航天影像摄影测量共线方程。针对地固地心系和空固地心系下星历数据的不同点,建立了基于两种地心系下星历数据的航天遥感影像定位严密模型,并对两种模型中偏流角处理的不同点进行了分析,最后给出了一个应用试验。     

高精度无人机影像空三处理方法

针对无人机影像生产测绘产品时需要地面控制点数量多、外业工作量大的问题,提出无人机影像高精度空三处理方法研究。首先,通过引入构架航线,在无控制点、稀少控制点等不同情况下的进行改进的高精度GPS辅助空中三角测量;然后利用试验对无人机影像高精度空三处理方法的精度分析。结果表明,在稀少控制点情况下,利用改进的高精度GPS辅助空中三角测量方法能够满足1:2000比例尺地形测绘生产要求。     

利用无人机影像制作地震灾区三维景观图

为实时、准确地获取地震灾区的灾情和灾后重建状况,研究如何利用高分辨率无人机影像制作灾区三维景观图。对无人机影像进行几何纠正、影像拼接,利用摄影测量方法生成实验区的DEM,进而将影像制作成正射影像图;将无人机影像纹理映射到DEM上构建灾区的三维地形景观,并以正射影像图为底图对安置区的地物进行三维建模;最后根据规划和管理需要,编制三维景观系统,实现地震灾区三维景观的浏览、查询与分析。实践表明,采用无人机影像制作的三维景观图具有分辨率高、形象逼真等特点;影像的获取和处理以及系统的编制可为灾区重建提供丰富详实的信息。     

无人机摄影测量技术的探索与应用研究

阐述了应用无人机摄影测量技术建立航空摄影测量系统的关键技术与方法。介绍了无人机摄影平台的设计与研制,通过对外业控制点布设、解析空三、内判测图等航测生产工序中技术要点的研究,以及试验成果的精度检验与分析,论证了采用该系统进行航空摄影测量的可行性。     

利用低空无人机飞控数据的摄影航带全自动整理方法

本文为低空无人机平台弱控制航摄影像建立符合航测处理要求的区域网,提出了基于无人机飞控数据的无人机影像航带整理技术;分析了无人机影像航测处理区域网构建要求,提出针对无人机航测处理的航带整理技术流程;设计了基于飞控姿态数据的无人机起降和转弯影像自动剔除算法,自动生成航带;并提出了基于飞控数据快速计算像片FOV算法,构建区域网内像对链接关系;对实际无人机航摄的两个测区进行航带整理实验,结果表明基于飞控数据可快速构建区域网,满足空三匹配和挑片测图要求。     

基于北斗的低成本无人机倾斜摄影系统的设计与实现

微小型的低成本无人机具有起降场地限制小、运输方便、及成本相对低廉的特点,在小范围及分散的区域摄影测量工作中得到广泛应用,但低成本无人机在定位精度、续航航程、成像载荷选择等诸多方面需要进行取舍与妥协。因此需要提升低成本无人机的拍摄作业效率,构建一种低成本固定翼无人机,利用北斗／GPS组合定位增加高仰角卫星数,减少姿态角变化导致的定位精度下降;采用两个运动摄像头同步拍摄作为成像载荷;整套系统成本控制在一万以内。根据试验航程时间及试验后电池剩余电量的估算,机体作业飞行时间约1小时30 min,作业航程约70 km.      

基于摄影测量系统的岩体结构面精细识别表征及应用

岩体结构面的识别和特征参数的表征对于岩体特性及失稳机制研究具有重要的基础意义。本文基于无人机航测、GPS-RTK,以及地面近景摄影组成的摄影测量系统对甘肃北山不同尺度岩体结构面进行了系统性研究。利用不同视角摄影得到的地物照片建立了场区数字正射影像模型和露头三维重构数字表面模型,通过数字化的识别和统计方法实现了岩体结构面信息的有效解译和特征参数的表征。对典型露头和区域的研究结果表明,采用的摄影测量系统可从不同维度和尺度进行岩体结构面的精细化调查和识别。根据结构面特征参数的变异性,对场区大断裂F31断层的断裂影响带进行了评估,初步得到F31断层对上盘岩体完整性的影响范围约为150~200m,影响形式为负指数型。     

剔除无人机影像BRISK特征误匹配点对算法

针对BRISK特征检测算法在遥感影像中匹配时同名点对冗余度高和全局性差等特点,考虑BRISK特征检测算法能获取大量无人机遥感影像特征点,Delaunay三角网算法能够利用影像的BRISK特征点的粗匹配点对构建三角网,本文综合两种算法的优点,提出了一种结合BRISK特征检测算法和Delaunay三角网算法的剔除无人机遥感影像误匹配点对方法。该方法利用两张影像的BRISK粗匹配特征点构建Delaunay三角网,利用遍历两张影像三角网中的三角形相似度剔除错误匹配点对,并利用摄影不变量原理进一步剔除误匹配点对,提高了两张影像的精度;对比分析了Delaunay三角网的射影不变量算法,RANSAC算法分别剔除原始影像组、加入椒盐噪声影像组及旋转影像组的BRISK特征误匹配点对的效果。试验结果表明,3组影像分别利用结合BRISK特征和Delaunay三角网的射影不变量算法的无人机遥感影像匹配方法获得的正确特征匹配点对冗余度低、全局性优。     

基于INPHO系列软件的数字正射影像图的制作

INPHO是德国专业的数字摄影测量系统软件，包含空三加密、数字地面模型匹配、及数字正射影像纠正、影像拼接等日列软件。本文以数字航空影像（DMC影像）为例，阐述利用INPHO制作正射影像图的方法，进一步指出制作过程中的一些注意事项。     

GROUND CONTROL DETERMINATION FOR REGISTRATION OF SATELLITE IMAGERY USING DIGITAL MAP DATA

Work is reported on the production of terrain elevation data from SPOT imagery. An important step in this process is determination of exterior orientation parameters for the images. Although an initial estimate is available in the SPOT header, refinements are required based on plan and height data. These are generally derived from photogrammetric measurements (or sources such as global positioning satellite systems), but accurate manual determination is time consuming. This paper reports an alternative approach by investigating the use of existing map data (located on the earth's surface and in a known projection) to find corresponding “ground control points” in both map and image. Available maps may be in digital or paper form depending on the state of development of mapping in the part of the world being studied. The last revision date and the cartographic generalisation employed will also effect the fidelity of the final result. Practical semi-automatic techniques for determining the height of ground control points from existing map data are described, including multiple profiles through digitised contour data, a commercial terrain modelling package based on Delaunay triangulation and the use of triangulation points on prominent features. Comparisons between the methods are made and results obtained are compared with Institut Géographique National datasets and photogrammetric measurements. Methods for fully automating not only the height determination but also the location of ground control features within a map database are discussed. Map and image registration is described and illustrated using Laser-Scan's Rover software. Interactive and automated methods of registration are discussed.     

Design and implementation of a computational processing system for off-line digital close-range photogrammetry

Through the adoption of recent innovations in automation in vision metrology, it can be demonstrated that rigorous, yet user-friendly digital photogrammetric processes of calibration and orientation/triangulation can be incorporated into a computational scheme which is on the one hand capable of meeting the demands of high metric quality, while on the other offering the facilities necessary to support wider application by non-specialist users. The software system Australis, developed for image mensuration and restitution of off-line close-range photogrammetric networks, is featured to illustrate these processes and procedures. By describing the structure and components of Australis, the authors aim to demonstrate that many processes which have on occasion been viewed to be the exclusive province of automated, high-precision vision metrology are indeed suited to more general application across a broad range of fields which involve 3D object recording via close-range imagery.     

联合对数极坐标描述与位置尺度特征的无人机影像匹配算法

针对无人机（unmanned aerial vehicle, UAV）影像提取的同名点数量较少,从而影响影像间位姿信息的计算,导致影像拼接错位、平差解算不严密甚至失败等问题,提出了一种联合对数极坐标描述与位置尺度特征的匹配算法。首先,建立高斯多尺度影像集合进行特征点提取;其次,采用对数极坐标进行描述子构建,建立适合UAV影像特征的描述子;然后,通过位置和尺度约束的距离匹配函数进行特征匹配;最后,通过模式搜索和快速样本共识方法剔除粗差后完成同名点提取。将四旋翼UAV获取的影像作为实验数据,与SIFT(scale invariant feature transform)算法和SAR-SIFT（synthetic aperture radar-SIFT）算法进行了影像匹配的对比实验。结果表明,所提算法可以较好地提取UAV影像的同名点对。     

多视几何理论辅助的无人机低空摄影测量空三加密

为降低无人机飞行姿态较差对后续空三数据处理的影响,将计算机视觉多视几何理论引入传统摄影测量,将其三维数据处理结果作为摄影测量空三加密的初始数据,以提高空三加密的精度和可靠性。不同地面分辨率和不同地形特征的多个测区试验证明了所提方法的正确性,为实际应用提供了理论和实践参考。     

无人机航摄相片倾角对立体高程扭曲的影响分析

通过对相片倾角对航测高程误差影响的理论分析,结合无人机低空摄影实际生产出现的问题,提出无人机低空摄影飞行姿态控制的指导性建议。     

On the positional accuracy and maximum allowable scale of UAV-derived photogrammetric products for archaeological site documentation

Blending photogrammetric and Structure from Motion techniques with Unmanned Aerial Vehicles (UAV) is a commonly used approach for the documentation and analysis of archaeological sites. Using the dense 3D point clouds generated from these techniques, two main photogrammetric products are created: orthophotos and Digital Surfaces Models (DSM). Depending on the UAV technology, the flight parameters, the topography and land cover of the flown area, DSMs and orthophotos are delivered with varying positional accuracies and output scales. In this paper, the positional accuracy and maximum allowable scale of these products generated by complete automation of flight mode and processing workflow are assessed. Moreover, three known International Mapping Standards (IMS) are validated using independent checkpoints, obtained by geodetic Global Navigation Satellite Systems receivers, in two Spanish study areas. The results show that accurate photogrammetric products adapted to the IMS can be successfully obtained by the automation of the photogrammetric workflow.     

GNSS/INS辅助空三在大比例尺低空摄影测量中的研究

利用小型低空航摄平台和非量测小相幅相机,搭载动态GNSS/INS组合系统进行空三加密,研究无人机搭载GNSS/INS辅助在不同分辨率、不同基线数量条件下的像控点布设以及空三加密,并对其平面精度、高程精度进行分析,以实现利用少量地面控制点进行大比例尺地形图测图。     

RTK结合无人机低空摄影在高原地区测绘中的应用

无人机低空摄影是一种新的数字测绘航空摄影技术。探讨了RTK结合无人机低空摄影测量的具体思路,提出了利用模型精化技术提高高程精度的解决方案,结合无人机特点,阐释了无人机低空摄影测量的关键技术。并利用高原地区的试验数据,分析总结了该作业模式的精度和效率。     

高分辨率遥感卫星辅助无人机空中三角测量

针对传统无人机影像空中三角测量需要大量外业控制点的问题,提出通过高分辨率遥感卫星影像空间定位获取地面点坐标,并将这些地面点作为无人机影像的控制点来源,以此辅助无人机空中三角测量。在基于RPC模型的高分辨率遥感影像空间定位的基础上,采取多种控制点布设方案进行了无人机影像空中三角测量,并对比分析了各布控方案对试验精度的影响及原因。试验结果表明,在不采用外业实测控制点的情况下,只用高分辨率遥感影像空间定位得到的加密点作全局控制,平差后检查点平面精度可达到0.629 m,高程精度可达到0.823 m,如果要保证更高的空三精度,可在测区四周及中心增加少量外业实测控制点。     

PHOTOGRAMMETRIC DEVELOPMENTS IN THE ORDNANCE SURVEY IN 1990

The author, a research and development manager at Ordnance Survey, reviews current developments in photogrammetry including the automatic correlation of image points for aerial triangulation, digital photogrammetric map revision, mapping from SPOT imagery and progress in aerial photography.