应用Inpho处理无人机数据案例报告及结果分析

应用Inpho处理无人机数据案例汇报及成果分析文：代理产品事业部初爱萍徐明策公布时间：-6-9【字体设置：大中小】打印本页试用概况

3月27日至4月24日，对田阳新山铝工业园区和全州白宝乡两个区域的无人机低空航飞数据进行空三加密及DOM生成。

1.人员及设备状况：

人员名单：初爱萍，张小明，全昌文，伍水珍。

硬件：台式电脑4台，立体设备2套。

软件：Inpho软件1套；AutoCAD。

作业根据：

《1:500、1:1000、1:地形图航空摄影测量外业规范》

《1:500、1:1000、1:地形图航空摄影测量内业规范》

《1:500、1:1000、1:地形图航空摄影测量数字化测图规范》

2.数据状况：

⑴无人机低空航拍数据：

田阳新山铝工业园区：相机焦距51.1485mm，像素大小6.4μm，飞行高度600m，15条航线，飞行片数755片，并附有像主点曝光点GPS记录一份。

全州白宝乡：分两个区飞行。第一区：相机焦距51.1485mm，像素大小6.4μm，飞行高度600m，12条航线，合计1171片，并附有像主点曝光点GPS记录一份；第二区：相机焦距51.1485mm，像素大小6.4μm，飞行高度600m，12条航线，合计1175片，并附有像主点曝光点GPS记录一份。两个区域间有一条航线重叠，重叠片数为96片。

⑵地形图数据：

田阳新山铝工业园区：1:500地形图一份，dwg格式；1:10000DOM2幅。

全州白宝乡：1:1000数字线划图一份，dwg格式；1:10000DOM4幅。

详细实行状况

1.像主点曝光点GPS坐标修改

Inpho软件运用像主点曝光点GPS坐标，将像片排列，然后进行自动匹配生成连接点，完毕相对定向。由于inpho自动匹配处理对于参数的初始值规定比较高，GPS点位精度越高，自动匹配生成的连接点的效率、精度越高；GPS坐标精度太低则无法进行自动匹配，需手工添加同名点进行模型连接，像片较多时，则增长诸多工作量。

对于本次无人机低空航拍提供的像主点曝光点GPS坐标，精度较低，最大偏移有90米，而inpho对其规定是能将差值控制在20米以内。

由于提供的GPS曝光点记录与实际坐标差值较大，且毫无规律，差值不稳定，因此我们对田阳新山铝工业园532片、全州白宝乡478片进行全手工量测像主点坐标（约1分钟/张），工作量较大。

下图为新山铝工业园区提供的GPS坐标部分轨迹图而新山铝工业园区实际的GPS部分轨迹图（加密完毕后得到）如下：2.地形图上选用像控点，检查点

在田阳新山铝工业园区1：500地形图上人工选用平高控制点45个、检查点13个。

控制点的选用原则是：航向每5条基线、旁边每3条基线选用一种控制点，且选用的控制点为地形图上明显的特性点，在影像上轻易识别。控制点分布如图（红色标识）：田阳新山铝工业园区3.Inpho空三加密

⑴田阳新山铝工业园区：

根据地形图范围，选用15航线、532张像片、45个像控点，运用最新的相机检校文献进行空三加密。

首先，在Inpho中建立工程，设置测区参数，引入像片（tif格式）以及像主点曝光点坐标（即手工定位量测的像主点曝光点坐标）。影像金字塔生成后，开始自动匹配连接点并平差计算，像点连接中误差为1个像元大小。然后，对其进行控制点量测，空三加密解算。解算汇报如下：表1控制点解算汇报表2检查点汇报⑵全州白宝乡：根据地形图范围以及飞行区域，选用白宝乡两个区域合计474片，不添加控制点，直接进行相对定向，模型连接、像点连接中误差为0.8个像元大小。详细分区如下：

第一区：8条航线，264片；

第二区：8条航线，214片。

4.Inpho提取DTM

空三加密解算完毕后，对加密区域自动提取DTM（数字地面模型）。

5.InphoDOM生成

生产过程：对空三加密后的成果运用Match-T模块自动提取DTM，运用OrthoMaster生成单幅的正射影像DOM，然后在OrthoVista模块下进行镶嵌匀色处理。

运用自动提获得到的DTM（未进行编辑），对单张像片进行纠正，得到单张像片的正射影像；

然后运用Inpho的自动镶嵌匀色模块OrthoVista，对整个区域的单张正射影像进行自动镶嵌、匀色，并按原则分幅输出DOM（正摄影像）。

田阳新山铝工业园输出1:DOM15幅；全州白宝乡输出1:DOM12幅。总结与提议

1.无人机低空航飞数据分析评价：

总体上说这几次的无人机影像质量都没有严格抵达规定，首先由于摄影时的俯仰角和滚转角控制不好，导致像片的拉伸比较大，并且导致影像的重叠度不一致，部分影像重叠度不够，增长了空三处理的难度。例如全州白宝乡数据2，0520片、0521片的航向重叠只有47%，0247片、0343片的旁向重叠只有17%。GPS数据误差也很大，无论是跟我们手工在地形图和1:10000DOM上找的像主点在地面坐标系中的坐标，还是通过给定的旋转角修正之后的摄影中心坐标，偏差都很大，并且不是固定值，也就是说也许不是由于延时的影响，因此最终一般没有采用它给定的GPS坐标。曝光点实际轨迹图提议：由于最小二乘匹配和自检校光束法区域网平差对参数的初始值规定都很高，因此对GPS坐标和摄影时的旋转角规定都比较高。影像重叠度低的状况下，Inpho也可以处理，不过效果不会太好；假如要生成很好的DSM用于三维建模，航向和旁向重叠度都规定很高，航向重叠规定80%以上，旁向重叠度规定70%以上。

2.空三加密精度分析评价：

对田阳新山铝工业园区进行像控点布点、空三加密解算，添加检查点检查：控制点解算汇报、检测点检测汇报见“表格1”；由控制点解算汇报可以看出，控制点的平面误差较大，产生这种状况的重要原因是对控制点的选用不精确，影像与地形图的鉴别具有一定的差异，导致部分控制点坐标不够精确。田阳新山铝工业园区无人机数据地面控制点布设：将无人机影像与1：500地形图套合，在1：500地形图上选用明显地物特性点，如宽度较小的道路交叉点、田埂交叉点等；对于整个测区来说地形占绝大部分，居民区较少并且影像范围较小，房屋侧面被遮挡，故房角点选用难度大，如图：而对于细小的线状地物交叉点，虽然在500图中细化为单线形式，而实际应当有一定的宽度（一般为50公分如下），因此测量控制点的时候就会存在一种范围误差，难以识别实地测量确实切位置。

控制点布设应当是在控制点精度比较高的状况下才能下结论，不过还可以从理论上提出某些提议。在控制点的控制范围内，假如影像的质量比较高，GPS和IMU数据精度都很高的状况下（也就是说平差解算的初始值比很好的状况），理论上只要在区域周围布设4个平高控制点就能满足精度规定；假如只有GPS数据(当然精度要抵达规定)，可以布设在区域周围布设4个平高控制点，然后在航带间适量的布设某些高程控制点；假如初值精度都不高的状况下，就必须加密控制点才能保证精度，因此，总的来说，要减少控制点的布设就必须提高POS数据的精度。

检查点的精度汇报见表格：

可以看出，检查点误差相称大，出现此种状况的原因：一是检查点在地形图上的选择自身带有误差；二是也许本次空三加密的控制点布设密度达不到规定，需要实际操作后再得出结论。

提议：控制点的选用及量测一定要精确。

3.DOM精度分析评价

影像正射纠正精度与DTM精度有关，而DTM精度与空三加密精度息息有关。镶嵌过程也是自动生成拼接线，并对颜色存在差异的像片做自动匀色处理。（新山铝工业园1:DOM叠加1:500地形图，局部）田阳地区：生成单幅532张正射影像，地面辨别率0.1m，按照1:图分幅提成15幅，其中满幅2幅、13幅不满幅；随机选用2幅与已经有1:500地形图套合，并均匀分布选用适量的同名位置点，在AutoCAD中量取误差距离，详见下表。影响精度的原因重要是：空三加密控制点的选用品有误差。

空三加密后提取的DTM，在地形平缓处匹配很好，在房屋以及地形变化较大处匹配较差。因精确修编需要大量的时间，且我们想检查一下在不进行任何人工编辑状况下的精度怎样，因此未对DTM进行任何编辑，直接生成DOM。

提议：要想提高DOM的精度，必须在保证空三加密精度满足成图规定的状况下，对提取的DTM进行人工编辑，这样才能保证DOM的精度。

4.Inpho软件试用评价

使用Inpho软件先后对田阳新山铝工业园区和全州白宝乡地区两个区域做了空三加密及DOM生产。从自动化程度上讲，inpho除了在控制点的量测上需要人工干预，其他基本实现处理的自动化（自动空三、DTM、DOM的生成及自动镶嵌匀色）。

Inpho软件重要优势：Inpho软件处理数据自动化程度很高，重要体目前影像自动匹配处理、DTM自动提取、DOM自动镶嵌匀色，且效果很好。

Inpho软件对数据的规定：对初始数据即影像像主点曝光点坐标精度有一定的规定。

软件比较：使用PixleGrid和适普对同一区域影像进行空三处理，由于无人机影像质量的不稳定性，自动相对定向和模型连接失败率高。详细表目前：假如要到达影像匹配的可靠性，需要反复进行相对定向解算来剔除粗差；转点轻易失败致使模型连接不成功，重要是这两方面减少了空三处理的效率。

软件接口方面：Inpho软件空三加密成果怎样导入VirtuoZo、苏武影像，目前还在处理中。成果形式及预览

成果数据：

田阳新山铝工业园1：DOM15幅；

全州白宝乡1：DOM12幅。

1.成果预览：（新山铝工业园1：DOM单幅）问题汇总及分析

1.控制点残差非常小，而检查点残差却比较大，则最终的解算汇报能否真实地反应出最终的加密精度？

在空三加密的时候，最终加密的成果应当是综合考虑控制点、GPS、IMU以及加密的连接点和构建的立体像对的状况。本次无人机数据的加密过程中，尤其是最终的绝对定向精度的反应上，唯一可以参照的就是控制点信息。同步，由于无人机影像的图幅较小，控制点的可控范围，尤其是高程上的要远远不不小于常规航测的控制范围，因此高程上的互相检查没有什么可行性，由此导致作为控制点的时候，基本是完全以这个点的高程作为解算信息。因此，最终成果非常精确的mm级自然是不可靠的。而当这个点作为检查点的时候，该点位所在的解算坐标仅是通过参照其他控制点而得到的，同样由于这个参照信息非常有限，因此与检查点实际坐标相比会存在很大误差，最大达10m。

2.假如Inpho的控制点解算汇报反应的是控制点解算完的最终坐标（与给定的一致），但汇报中的平面差值相对来说又较大，有的差值达1m以上？而高程又不完全相等，误差仅在mm级？

从测试成果看，假如在处理过程中控制点位置对的，量测规范，Inpho的控制点精度汇报中，平面的精度汇报是可信、有效的，由于控制点的平面坐标互相之间是完全可以互相检查的。理论上而言，任何一种平面坐标系至少3个点就确定下来了，控制点平面坐标互相之间的有关性很强，完全可以实现很好的交互检查。这也是为何我们在常规的航测处理时，布设控制点时测区的平面高程点可以很少，而高程点规定诸多的原因。

3.无人机地面控制点的布设措施及密度

有关无人机控制点的布设问题，目前尚没有任何定论。在设定这样的一种原则或规范时，也将是非常有难度、有挑战性的一种问