[发明专利]一种针对便携式无人机无控制点测图相对精度的检测方法

说明书

本发明提出了一种针对便携式无人机无控制点测图相对精度的检测方法，可对未装备差分GPS的便携式无人机的相对测量精度进行检测；可筛选出相对距离测量误差具有一致性和单调性的便携式无人机系统；可对便携式无人机系统的相对距离测量误差进行定量评估，给出不同测量距离下的测量误差参考范围；可根据相对距离测量误差范围评估便携式无人机系统在无控制点情况下测量的有效性。

技术领域

本发明涉及遥感科学技术中无人机航测测图精度评估方法领域，尤其涉及一种针对便携式无人机无控制点测图相对精度的检测方法。

背景技术

无人机遥感是近年来新兴发展起来的低空摄影测量技术，被广泛应用于环境、农业、工程、灾害、地质、军事等领域。无人机影像的测量精度可分为绝对精度和相对精度。绝对精度是指影像对象的三维空间坐标精度。相对精度是指影像对象间的相对位置精度。一般情况下，影像的绝对精度高，则相对精度也高。当前提高无人机测量精度的方法主要有镜头校正法、差分法和控制点纠正法。镜头校正是在特定的检校场内对无人机相机镜头的内外方位元素进行测定，根据测量值对成像影像进行几何纠正，消除因镜头畸变导致的影像测量误差。差分法是在无人机硬件设备上增加差分GPS，通过RTK或PPK技术获取高精度的无人机姿态信息，提高解算影像的测量精度。控制点纠正法是通过布设足够的地面控制点，并实地测量控制点坐标后对无人机生成的影像进行纠正，提高影像的测量精度。

然而当前便携式无人机航测应用中还存在以下问题：1)绝大多数便携式无人机采用的相机均为非量测相机，相机成像参数不稳定，镜头校正对提高航测精度的作用不明显。2)增加的差分GPS会导致便携式无人机的体积增大，成本增加，便捷性降低。当前仍然有大量不具备差分能力的便携式无人机被广泛应用于不同领域的测量中。3)每次任务均布设地面控制点会增加测量工作量，降低测量效率。在复杂地形环境难以布设足够或无法布设控制点的情况下，便携式无人机的测图精度难以确定。各行业对无人机测图的需求正与日俱增，无人机测图的便捷性越来越受到重视。一方面要确保无人机测图精度能满足行业应用需求，另一方面希望无人机测图方法和实际操作尽可能简单(比如免地面控制点)。因此，如何检测无控制点情况下便携式无人机的测图相对精度是当前急需解决的技术难题，对当前的无人机行业应用具有重要意义。为解决上述问题，本发明提供了一种针对便携式无人机无控制点测图相对精度的检测方法，能够对当前不具备差分GPS的便携式无人机成像系统进行相对距离测量误差估算，方便不同应用领域根据测量精度要求选择合适的便携式无人机航测系统开展免地面控制点的航测应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种针对便携式无人机无控制点测图相对精度的检测方法，能够对当前不具备差分GPS的便携式无人机成像系统进行相对距离测量误差估算，方便不同应用领域根据测量精度要求选择合适的便携式无人机航测系统开展免地面控制点的航测应用。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种针对便携式无人机无控制点测图相对精度的检测方法，包括以下步骤：

S1、选择场地布设n个控制点，采用高精度GPS量取每个控制点的实际坐标，采用便携式无人机对布设控制点区域进行正射航拍，利用空三处理软件对航拍照片进行无控制点空中三角测量，生成正射影像，量取正射影像上各控制点图案的影像坐标；重复S1获得若干个不同便携式无人系统的测量数据；

S2、计算每个便携式无人系统中两两控制点之间的真实距离和影像距离之间的水平距离差和三维距离差；

S3、对每个便携式无人系统中n个控制点的个控制点点对的水平距离差按其真实距离进行散点投影和线性拟合，获得若干个便携式无人系统的线性拟合公式和相关系数，根据误差分布模式筛选出具有一致性和单调性的便携式无人机系统进行精度评定；

S4、将具有一致性和单调性误差分布模式的测量数据组成二维数组，按真实水平距离递增方式进行排序，并以固定间隔分组，计算每组的误差均值和标准差，将误差均值标记为M_k，将标准差标记为σ_k；