优于2cm固定翼倾斜摄影测量测试报告

无人机倾斜摄影测量系统现阶段主要有两种搭载模式，1、固定翼无人机（弹射起飞、手抛起飞、垂直起飞）方式；2、多旋翼无人机方式。搭载像机有五镜头、三镜头、双镜头、单镜头几种。固定翼无人机由于航时长（2-6小时）飞行快，作业效率有明显优势；多旋翼无人机航时基本在20-60分钟之间，飞行慢，效率低。但固定翼无人受飞行速度、航高约束,影像分辨率普遍在5-20cm，成果平面中误差20-80cm、高程中误差30-100cm，无法达到工程测量1：500地形图精度要求。多旋翼无人机理论上可以实现任意分辨率的航拍影像，有较高精度，但是受续航时间限制，无法满足大面积航测任务，仅满足小图斑地形、地籍测绘项目。此应用研究之前国内没有一套能够满足大面积1：500地籍测量的无人机倾斜摄影测量系统。

优于2cm分辨率固定翼无人机倾斜摄影测量系统的研究，是长航时固定翼无人机作为搭载平台，替代旋翼无人机进行高分辨率倾斜摄影测量的技术探索与尝试，第一次完成了固定翼无人机单架次5平方公里，优于2cm影像地面分辨率（ground resolution）的倾斜摄影测量系统测试任务，平面精度达到1：500地籍测量要求，高程精度达到工程测量1：500地形图要求。优于2cm分辨率固定翼无人机倾斜摄影测量系统填补了国内空白。是效率高、精度高倾斜摄影测量双高解决方案。

1、倾斜摄影测量系统测试

测试区域在海南省儋州市峨蔓镇，倾斜摄影测试区域面积约10平方公里（陆地面积约7.5平方公里），测试区域内有沙滩、滩涂、火山岩海岸陡崖、林地、农田、村庄及路网，区域地势基本平整，植被丰富，没有明显山丘，高差在35m以内。为了更好的测试无人机POS差分系统，测试区域7.5平方公里区域仅布设10个像控点，且未按照航空摄影测量规范布设，为不均匀布设；在测试区南部留有2平方公里没有布设像控点区域。测试区航线规划采用十字对飞方式布设，航高260米，倾斜摄影角度45°，航向重叠60%，旁向重叠度60%.飞行速度100km/h，飞行时最大风力6级，气象条件一般。

航测像机采样飞思IXU-RS1000像机，70毫米焦距镜头。不同时段采用不同参数设置。1、ISO采用了100和400感光度；2、快门速度1/1600；3、曝光采用平均测光，曝光度测试了三档（-2EV、0EV、+2EV）欠曝、正常、过曝。充分测试了航测像机在不同感光度、不同曝光情况下的数据质量，和细节还原能力。

2、倾斜摄影测量系统测试结果与分析

测试区域高程误差检测点共设置41个，检查点基本均匀分布（图4 高程检查点分布图），能够准确反应航飞区域高程成果精度情况。测试区域高程误差绝对值，最小值是0.007m，最大误差是0.229m，高程中误差为0.119m。其中小于0.15m高程误差占检测数据的77%。

利用ARCGIS对高程误差区域进行分析，基本反应像控点对高程误差的控制及影响作用。误差值最大的点位于最南部位置，是离像控点最远的一个点。也表现出该倾斜摄影测量系统在像控点外扩区域有很好的精度稳定性和规律性，精度衰减小。

平面绝对误差检查，主要选择测试区域中三个房屋集中的村落，利用全站仪检测。平面误差打点检查共96个点，剔除粗差和航拍遮挡点共12个，采用84个点，剔除率为12.5%。计算得到平面中误差为0.048m。也表现出控制点包围区域精度要高于没有包围域的规律，精度分布均匀。粗差及高于5cm的误差主要由于三维模型拉花及航拍遮挡造成，模型清晰明显点精度均在5cm以内。相对精度采样明显地物间距丈量方式，丈量边精度检查共量取33条边长，剔除粗差共3条边，采用30条边，剔除率为9.0%。计算得到边长中误差为0.047m。精度分布均匀，影响测量精度的主要原因是三维实景模型拉花以及航拍遮挡。

三维模型纹理清晰、边角锐利；平面部分三角网数量少，平坦，数据几何精度高；门窗等小构建物细节表现清晰；围墙、女儿墙厚度均匀连续；电杆、交通牌等杆状地物形态基本完整。体现了高分辨率带来的细节表现。

三维模型三角网面，除了海面、水塘以及纹理均匀的树林区域有部分孔洞，其他区域完整。特别是作为火山岩海岸地貌的风景区，很好的展示了海岸奇特的风貌及色彩。

精度评定标准：1、高程精度：参照《CJJ／T 8-2011 城市测量规范》1：500地形图标准。2、平面精度：参照《CJJ／T 8-2011 城市测量规范》1:500地籍一类界址点精度标准。评定结果《表4中误差对比表》。

中误差对比表

成果精度符合规范要求，满足1:500地籍测图平面精度要求，满足1:500地形测图高程精度要求。

3、结论

此次对优于2cm分辨率固定翼无人机单像机倾斜摄影测量应用研究成果的测试，证明了应用研究方案技术可行，实现了工作效率与精度的完美融合。是测绘行业装备应用的一种创新和探索。

独特作业方式与搭载设备的配套技术，充分证明了在各种非规范情况下，依然能够实现理想的成果测量精度。充分检验了飞思IXU-RS1000专业航测像机的优秀表现，它具有高宽容度和细节表现能力，镜头畸变控制达到理性的效果。纵横大鹏CW-30垂直起降长航时无人机表现出了优秀的性能,单架次飞行作业面积大大的调高的工作效率，为测绘生产提供了更灵活的作业搭载配置。

经过此次测试项目，充分了解该倾斜摄影测量方案误差产生原因以及分布、传输规律，为进一步建立固定翼无人机单像机倾斜摄影测量在测绘生产中作业流程、细则及规范打下了基础。