導(dǎo)語(yǔ)：無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在地形圖測(cè)繪的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對(duì)無(wú)人機(jī)垂直攝影生產(chǎn)大比例尺地形圖精度難以滿足規(guī)范要求的問(wèn)題，本文提出利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影建模技術(shù)生產(chǎn)實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)，然后使用清華三維EPS軟件進(jìn)行地形圖采集的作業(yè)流程。通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證，本文所提到的方法可以滿足1:500大比例尺地形圖精度要求，為地形圖生產(chǎn)提供了一種高效的辦法，具有一定的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)傾斜攝影；攝影測(cè)量；實(shí)景三維模型；EPS軟件；

大比例尺地形圖傳統(tǒng)的1:500地形圖生產(chǎn)都是通過(guò)利用GPS-RTK外業(yè)實(shí)測(cè)完成的，這種作業(yè)方式具有效率低、風(fēng)險(xiǎn)高、工期長(zhǎng)、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本高等特點(diǎn)。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和軟件算法的不斷優(yōu)化，利用無(wú)人機(jī)掛載單鏡頭相機(jī)獲取影像，然后利用攝影測(cè)量軟件進(jìn)行空中三角測(cè)量解算，導(dǎo)入像控點(diǎn)進(jìn)行平差調(diào)整，將虛擬空三坐標(biāo)成果轉(zhuǎn)為目標(biāo)坐標(biāo)系下的成果[1-3]。利用地形圖采集軟件，在虛擬環(huán)境下，通過(guò)恢復(fù)空三成果獲得立體像對(duì)，然后進(jìn)行地形圖采集，這種作業(yè)方式較傳統(tǒng)的全外業(yè)方式，具有風(fēng)險(xiǎn)低、工期較短、省時(shí)節(jié)資的特點(diǎn)，可以滿足1:1000地形圖精度的要求，但是很難滿足1:500地形圖精度要求，且無(wú)人機(jī)相機(jī)均是采用非量測(cè)相機(jī)，影像畸變大，像幅小，效率也不高[4-6]。采集方式是基于立體像對(duì)采集，這種作業(yè)方式對(duì)作業(yè)員的技術(shù)水平要求高，也有一定的局限性。隨著無(wú)人機(jī)荷載能力的提升和傾斜攝影技術(shù)的出現(xiàn)，無(wú)人機(jī)傾斜攝影建模成為測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)的主流作業(yè)方式，傾斜攝影自動(dòng)化生產(chǎn)的模型，具有真實(shí)、高精度的特點(diǎn)[7-9]。本文首先介紹了無(wú)人機(jī)傾斜攝影的原理和建模技術(shù)，然后以實(shí)際項(xiàng)目為例，對(duì)無(wú)人機(jī)的航線規(guī)劃、像控點(diǎn)布設(shè)以及采集、影像獲取進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)作業(yè)中主要用到的軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)講解了模型生產(chǎn)和地形圖采集，并通過(guò)外業(yè)實(shí)測(cè)檢測(cè)點(diǎn)，利用同精度檢測(cè)的方法對(duì)生產(chǎn)的地形圖精度進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明，精度可以滿足1:500的地形圖精度要求。這種作業(yè)方式，精度高、效率高、外業(yè)調(diào)繪工作少，風(fēng)險(xiǎn)低，是很實(shí)用的一種作業(yè)方式。

1無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)介紹

1.1無(wú)人機(jī)傾斜攝影原理

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量是指在無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)上掛載多鏡頭相機(jī)，完成對(duì)地面多角度的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。常見的有武漢大勢(shì)智慧掛載的搖擺兩鏡頭、陜西飛盟的掃擺九鏡頭以及賽爾、睿鉑等的固定五鏡頭，其中以五鏡頭最為常見。五鏡頭相機(jī)，包括一個(gè)下視相機(jī)，四個(gè)側(cè)視相機(jī)，下視相機(jī)主要從垂直角度采集地面影像，無(wú)法采集建構(gòu)筑物側(cè)面信息，而四個(gè)側(cè)視鏡頭，分別從前、后、左、右四個(gè)角度對(duì)建構(gòu)筑側(cè)面信息進(jìn)行采集，彌補(bǔ)了不同角度采集影像的不足。

1.2無(wú)人機(jī)傾斜攝影建模技術(shù)

無(wú)人機(jī)傾斜攝影建模是指利用建模軟件，對(duì)獲取的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化或半自動(dòng)化處理，得到“一張皮”的實(shí)景三維模型。實(shí)景三維模型具有精度高、紋理真實(shí)、立體效果強(qiáng)、所見即所得的特點(diǎn)。常見的國(guó)外建模軟件有Bentley的ContextCapture，美國(guó)skyline公司的photomesh，俄羅斯的PhotoScan，國(guó)產(chǎn)的主要有上海瞰景科技的Smart3D2019，中測(cè)智繪的Mirauge3D等，本次實(shí)驗(yàn)使用的是上海瞰景科技的Smart3D2019。

2基于傾斜攝影的大比例尺測(cè)圖流程

基于傾斜攝影的大比例尺測(cè)圖主要包括航線規(guī)劃、像控點(diǎn)噴繪與采集、數(shù)據(jù)獲取、空中三角測(cè)量、實(shí)景三維模型生產(chǎn)、地形圖采集、調(diào)繪與編輯、整理與提交，具體流程見圖1.

3實(shí)際項(xiàng)目驗(yàn)證

3.1數(shù)據(jù)獲取

3.1.1任務(wù)區(qū)概括。任務(wù)區(qū)地形屬于山地，測(cè)區(qū)面積約1.5平方公里，測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，高差約150米，一到二層房屋面積約占測(cè)區(qū)的2/3，其余以地形為主，地形較裸露。3.1.2航線規(guī)劃。結(jié)合已有的無(wú)人機(jī)性能和測(cè)區(qū)地形，將任務(wù)區(qū)分為2個(gè)架次，旁向、航向重疊度均設(shè)置為80%，地面采樣分辨率設(shè)置為0.05米，并在規(guī)劃時(shí)將航線外擴(kuò)2個(gè)航高，以確保測(cè)區(qū)邊緣模型完整，完成航線的布設(shè)并提交任務(wù)至無(wú)人機(jī)。3.1.3像控點(diǎn)測(cè)量。根據(jù)范圍線和地形，按照300米間距均勻布設(shè)像控點(diǎn)23個(gè)，并完成像控點(diǎn)的噴繪與坐標(biāo)采集。為了對(duì)后續(xù)生產(chǎn)的地形圖精度進(jìn)行檢測(cè)，在采集像控點(diǎn)的時(shí)候，在測(cè)區(qū)隨機(jī)均勻的采集了35個(gè)平高點(diǎn)作為檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)主要是房角點(diǎn)、道路交叉口等在地形圖上可以明顯反應(yīng)出來(lái)的點(diǎn)位。3.1.4影像數(shù)據(jù)獲取在完成像控點(diǎn)的噴繪與采集后，對(duì)測(cè)區(qū)按照已有的航線進(jìn)行影像拍照，完成2架次影像數(shù)據(jù)的采集。影像獲取完成后，查看影像質(zhì)量，刪除試拍影像，共獲取有效影像15895張，整理POS數(shù)據(jù)，使POS和影像一一對(duì)應(yīng)。

3.2軟件介紹

3.2.1Smart3D2019軟件Smart3D2019軟件是上海瞰景科技的一款自動(dòng)化建模軟件，其具有空三成功率高、精度高、建模速度快、模型質(zhì)量好等特點(diǎn)，并且在像控點(diǎn)轉(zhuǎn)刺環(huán)節(jié)，可以通過(guò)已刺點(diǎn)進(jìn)行未刺點(diǎn)點(diǎn)位的實(shí)時(shí)計(jì)算，從而確保了轉(zhuǎn)刺點(diǎn)位更加準(zhǔn)確。3.2.2清華三維EPS軟件EPS軟件數(shù)目前用戶較多的一款軟件，其主要模塊有三維測(cè)圖、管線入庫(kù)、立體測(cè)圖、房地一體等，本實(shí)驗(yàn)使用了其中的三維測(cè)圖模塊，并在該軟件中，將檢測(cè)點(diǎn)導(dǎo)入并進(jìn)行了精度的檢測(cè)。

3.3三維模型生產(chǎn)

對(duì)2架次影像進(jìn)行預(yù)處理和重命名，確保所有照片無(wú)重名。對(duì)POS數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，新建工程，加載影像和導(dǎo)入POS數(shù)據(jù)。提交空三任務(wù)，完成空中三角測(cè)量任務(wù)的解算，將23個(gè)像控點(diǎn)導(dǎo)入并進(jìn)行像控點(diǎn)點(diǎn)位轉(zhuǎn)刺。提交平差任務(wù)，利用像控點(diǎn)對(duì)空三進(jìn)行平差調(diào)整，查看平差報(bào)告，像控點(diǎn)平面中誤差為0.005米，高程中誤差為0.003米。提交重建任務(wù)，選擇平面規(guī)則格網(wǎng)劃分方式，結(jié)合電腦內(nèi)存大小，設(shè)置瓦片大小為150米，選擇OSGB格式模型，提交任務(wù)到任務(wù)等待區(qū)，完成實(shí)景三維模型的生產(chǎn)。

3.4大比例尺地形圖制作

將OSGB格式的三維實(shí)景模型恢復(fù)到EPS軟件中，利用EPS軟件中的三維采集功能，對(duì)模型進(jìn)行數(shù)字線劃圖采集。采集房屋主要利用五點(diǎn)房命令，在采集完，并對(duì)房屋的屬性進(jìn)行完善；采集高程直接基于模型上打點(diǎn)，對(duì)裸露地形，給出范圍線，設(shè)置高程點(diǎn)密度，進(jìn)行高程點(diǎn)自動(dòng)提取；采集平面位置可基于正射影像采集；采集等高線通過(guò)淹沒(méi)的方式進(jìn)行。對(duì)有房檐的房屋，直接在EPS軟件中進(jìn)行屋檐改正，較虛擬立體像對(duì)采集地形圖，大量減少了外業(yè)調(diào)繪工作。對(duì)于模型拉花導(dǎo)致無(wú)法精準(zhǔn)采集的點(diǎn)位，可通過(guò)空三成果，進(jìn)行立體像對(duì)采集，對(duì)于模型上無(wú)法辨別的地物以及獨(dú)立地物屬性，需通過(guò)外業(yè)補(bǔ)測(cè)與調(diào)繪，并對(duì)外業(yè)成果進(jìn)行編輯，得到最終的地形圖成果，成果見圖2。圖2基于模型采集的地形圖4精度驗(yàn)證采用同精度檢測(cè)的方式，利用35個(gè)平高檢測(cè)點(diǎn)對(duì)采集的地形圖成果進(jìn)行精度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表1，表中單位均為米，“X實(shí)測(cè)”是指外業(yè)實(shí)地采集的坐標(biāo)，“X圖”是指地形圖上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。通過(guò)檢測(cè)，得到35個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的平面點(diǎn)位中誤差為0.235米，高程點(diǎn)位中誤差為0.267米，且35個(gè)點(diǎn)位中平面位置殘差最大為0.397米，高程殘差最大為0.454米，均未超過(guò)2倍中誤差0.6米和0.8米，說(shuō)明采用此方法生產(chǎn)的地形圖完全可以滿足1:500地形圖精度要求。

結(jié)束語(yǔ)

本文在垂直攝影難以滿足大比例尺地形圖精度要求這個(gè)問(wèn)題上，提出基于傾斜攝影建模采集地形圖，并以實(shí)際項(xiàng)目為例，對(duì)本文提出的作業(yè)方式進(jìn)行驗(yàn)證，得出本文作業(yè)方式完全可以滿足1:500大比例尺地形圖精度需求的結(jié)論。對(duì)于同行從業(yè)人員來(lái)說(shuō)，可借鑒本文的作業(yè)方式來(lái)生產(chǎn)大比例尺地形圖，不但可以提高效率，而且可以減少外業(yè)工作量，具有一定的實(shí)用性和借鑒意義。

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作者：趙忠 單位：中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊(duì)