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基于轻小型无人机的低空摄影测量方法研究

胡科林  
【摘要】:我国城镇化快速推进,地表地物不断更新,同时自然、人为灾害的频发,使得迫切需要一种小范围大比例尺的快速测图方法。随着这些年来轻小型无人机技术的突飞猛进,其低成本及其低航高等多种优点,也使其可以作为一种低空遥感平台,被应用于摄影测量之中。另一方面,二十一世纪后全球定位系统和惯性导航单元的技术不断地进步,GPS和IMU组合而成的POS系统越来越普遍的被应用于摄影测量和遥感之中,该系统在空三解算中减少甚至不需要地面控制点,大大降低外业的工作量,提升航测效率,因此GPS/IMU辅助摄影测量也成为摄影测量学的一大进展。随着近些年GPS和IMU单元成本降低、尺寸减小以及精度的提高,将GPS/IMU的组合系统应用于无人机辅助摄影测量是摄影测量发展的一大趋势,对摄影测量的发展具有重大意义。本文的研究工作和相关结论包括:1.系统的阐述了GPS/IMU辅助摄影测量所涉及GPS定位、IMU测姿态角的相关原理以及GPS/IMU系统的组合方式和数据融合方法。并对传统空中三角测量、GPS/IMU辅助摄影测量、直接定向法的原理和数学模型进行了分析,并针对轻小型无人机低空摄影测量的特点,给出了适用范围。2.详细分析了轻小型无人机GPS/IMU辅助摄影测量的误差来源,重点介绍了轻小型无人机GPS/IMU辅助摄影测量工作中的关键流程,形成了一套完整的轻小型无人机摄影测量工作流程,并设计了一套适用于轻小型无人机平台的GPS/IMU组合系统。3.通过实地的数据获取和处理,研究了传统空中三角测量、GPS/IMU辅助摄影测量和直接定向法在轻小型无人机平台上的应用效果,验证了轻小型无人机平台的低空遥感测量方法可以满足大比例尺地形图的精度要求,用GPS/IMU辅助摄影测量方法,可以有效地提升成图精度,且可减少地面控制点的数量。


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