虛擬測量在無人機測繪成果中的應用

孫藝洋

（拓佳豐圣（上海）科貿有限公司，上海200000）

測繪4.0：拓普康索佳應用方案專欄

虛擬測量在無人機測繪成果中的應用

孫藝洋

（拓佳豐圣（上海）科貿有限公司，上海200000）

近年來無人機以其機動靈活、成本低廉、現勢性高的優點快速進入電力巡檢、農林植保、災難救援、測繪等領域。尤其在測繪領域中，無人機航測以其影像分辨率高、操作簡便、更新快速的特點在農村土地確權、應急測繪、數字城市中得到廣泛應用。

一、背 景

通常無人機完成空中影像和POS數據采集后，結合地面像控點數據經過空三解算，生成數字高程模型（DEM）和數字正射影像（DOM）。進入數字線劃圖（DLG）生產階段后，廣泛應用的方法是創建立體模型后通過計算機立體視覺方式，結合外業調繪提取地物要素。除此以外，生產實踐中也可將DOM導入CASS、EPS等成圖軟件中作為背景直接繪制DLG。

近年來隨著國外無人機數據處理軟件的引入，以Agisoft Photoscan、Pix4D等為代表的無人機影像處理軟件將傳統數據生產方法自動化，通過傻瓜式的一鍵后處理模式，無需任何人工交互過程，可直接處理得到DOM、DSM、點云3種類型成果。

無人機獲取到的DOM分辨率為1～20 cm，視覺效果非常理想，從二維平面角度分辨道路、房屋等邊界信息時直觀而便捷。但是在分析提取地物影像特征及坡坎等存在高差的區域時，存在嚴重不足。而DEM/DSM雖然表達了地面高程變化，可以用于精確計算提取坡度信息，但在可視化方面較DOM有著巨大的差距。

虛擬測量（LOGO如圖1所示）就是在這樣的環境下應運而生，通過將DOM和DEM/DSM疊加套合（如圖2所示），在計算機中創建三維虛擬環境，充分發揮了DOM和DEM/DSM分辨率高、顯示效果精細的優點，使得測量員在計算機上就可以獲得身臨其境的效果，方便進行地物和特征線的提取工作。

圖1

圖2

二、新的應用模式

由于無人機提供了高分辨率、高精度成果，以拓普康天狼星為例，平面和高程外符合精度均可達到5～10 cm。在如此高的精度支撐下，許多測量和分析工作將變得輕而易舉。

1.提取特征線、高程點

在三維虛擬環境下，測量員可以輕易地從不同角度瀏覽數據，辨別提取地物邊界、高程點等信息。如圖3所示。

圖3　提取特征線、高程點

2.體積方量計算

三維虛擬環境下，測量員只需繪制所需的邊界，點擊計算后可立刻得到相應的填挖方信息。如圖4所示。

圖4　體積方量計算

3.光照及陰影分析

測量員在接近真實的環境中，通過拖動鼠標、控制時間進度，即可得到準確的光照和陰影變化。如圖5所示。

圖5　光照及陰影分析

4.決策分析

在大壩建設分析過程中，僅通過鼠標滾動調整水面高度，用戶就可以準確地隨時分析掌握淹沒邊界、蓄水量和水深之間的關系。如圖6所示。

5.虛擬現實

通過將3D模型直接插入三維虛擬環境，用戶可以進行各種模擬和漫游，并設計路線和鏡頭生成電影，為非專業測量用戶提供豐富易懂的成果。如圖7所示。

圖7　虛擬現實

三、結束語

虛擬測量為無人機測繪成果的應用提供了一種新的方式，測量從傳統的外業轉化為內業。隨著智能化的發展，自動提取特征邊界、創建三維模型的技術將很快得到完善，測量員可從繁重重復的外業和內業工作中解放出來，無人機成果數據的應用也將開啟全新的時代。

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（本專欄由拓佳豐圣和本刊編輯部共同主辦）