無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在蚌埠市規(guī)劃核實中的應(yīng)用

范香香

(蚌埠市勘測設(shè)計研究院，安徽 蚌埠 233000)

1 引 言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市建設(shè)水平的不斷提高，對城市規(guī)劃管理水平提出了更高的要求，傳統(tǒng)的二維矢量數(shù)據(jù)難以滿足高水平的城市規(guī)劃管理需要。針對《蚌埠市建設(shè)工程規(guī)劃批后管理辦法》的要求[1]，提出利用航空三維實景影像輔助監(jiān)督規(guī)劃實施情況的辦法。而無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用，為城市規(guī)劃審批、管理、決策、核實提供了新的解決方案，不僅提高了工作效率，簡化了行政審批流程，還能為建筑工程竣工規(guī)劃核實提供強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，輔助規(guī)劃管理部門管理決策。

2 無人機(jī)傾斜攝影測量系統(tǒng)

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)[2]是國內(nèi)近年來新興的一項高新技術(shù)，它顛覆了傳統(tǒng)測繪的作業(yè)方式，該技術(shù)通過低空多視鏡頭攝影獲取高清晰立體影像數(shù)據(jù)，自動生成三維地理信息模型[3]，快速實現(xiàn)地理信息的獲取，進(jìn)一步擴(kuò)展了航空影像的應(yīng)用領(lǐng)域。

無人機(jī)傾斜攝影測量系統(tǒng)主要包括：TTA八旋翼無人機(jī)飛行平臺、QX5.0傾斜攝影相機(jī)、內(nèi)業(yè)處理系統(tǒng)。如圖1所示，它主要有以下特點：

圖1 無人機(jī)傾斜攝影測量系統(tǒng)

2.1 起降方便

多旋翼無人機(jī)[4]可以垂直起降，對起降環(huán)境要求較低，無須專用機(jī)場，在半徑幾米開闊地即可遙控起飛、降落。同時多旋翼無人機(jī)工作高度一般在 100 m～600 m，受天氣影響較小，提高了作業(yè)效率。

2.2 影像分辨率較高

無人機(jī)飛行平臺搭載5個SONY RX1數(shù)碼相機(jī)，其中一個相機(jī)獲取垂直向下影像，其余4個相機(jī)傾角為45°，獲取多視傾斜影像。由于一般航拍高度較低，影像地面分辨率最高可至 0.03 m。

2.3 成本低，效率高

無人機(jī)測繪相對于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，具有效率高、反應(yīng)快、作業(yè)成本低、作業(yè)周期短等特點。原本人工測繪需要幾天的時間，現(xiàn)只需2個小時就能完成，極大地提高了工作效率。

3 無人機(jī)傾斜攝影在建筑工程竣工規(guī)劃核實中的應(yīng)用

3.1 項目概況

本項目選擇中央綠地廣場四期建設(shè)工程作為竣工規(guī)劃核實對象，該項目位于蚌埠市濱湖新區(qū)，由6棟高層建筑和部分多層商業(yè)組成，總建筑面積 101 896.69m2，現(xiàn)已全面竣工，并向規(guī)劃行政審批部門提交規(guī)劃核實申請，由我院提供建設(shè)工程竣工規(guī)劃核實技術(shù)支持。

3.2 技術(shù)流程

根據(jù)《蚌埠市建設(shè)工程規(guī)劃批后管理辦法》，結(jié)合無人機(jī)傾斜攝影測量的特點，制定總的技術(shù)流程，如圖2所示。

圖2 技術(shù)流程

3.3 空三加密及實景三維建模創(chuàng)建

在獲取地面高分辨多視影像的基礎(chǔ)上，基于DP-Smart專業(yè)軟件平臺，對多視影像進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差、空三加密。利用影像密集匹配技術(shù)計算同名點坐標(biāo)，進(jìn)而生成對應(yīng)地物高密度點云數(shù)據(jù)，基于點云數(shù)據(jù)來構(gòu)建地物TIN模型、自動映射紋理來創(chuàng)建模型[5，6]，最后得到項目區(qū)實景三維模型，部分成果如圖3、圖4所示。

圖3 項目區(qū)實景三維模型

圖4 項目區(qū)白模

3.4 精度檢測及質(zhì)量評定

三維實景模型可以多角度的觀察項目區(qū)地物，并可以獲取建筑物的位置、高度以及地面高程等信息，將規(guī)劃審批資料和竣工測量報告與三維實景模型進(jìn)行比對分析，很容易發(fā)現(xiàn)三者的不同之處，為規(guī)劃行政審批部門提供真實可靠的竣工核實報告。

為了評定三維實景模型的精度，在項目區(qū)內(nèi)利用外業(yè)實測的竣工圖與模型中提取的特征點進(jìn)行比較，精度情況如表1～表3所示。

通過檢測數(shù)據(jù)可以看出，利用傾斜攝影測量技術(shù)生產(chǎn)得到的三維實景模型量測精度與外業(yè)實測 1∶500竣工圖精度相當(dāng)，滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于竣工規(guī)劃核實。此外，三維實景模型可以很方便地多角度觀察建筑物，真實地展示項目區(qū)實景，竣工規(guī)劃核實人員無須現(xiàn)場逐棟核對，大大簡化了規(guī)劃部門的工作流程，提高了工作效率。

地物點位置、高程精度統(tǒng)計表 表1

建筑物樓間距精度統(tǒng)計表 表2

建筑物樓高精度統(tǒng)計表 表3

4 結(jié) 論

應(yīng)用多旋翼無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)對項目區(qū)開展傾斜攝影測量工作，獲取項目區(qū)真三維實景模型，并結(jié)合該項目規(guī)劃審批和竣工測量資料，通過測量結(jié)果的比對分析，得出無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)能夠在規(guī)劃核實中展開應(yīng)用，精度能夠滿足要求。

隨著國家和蚌埠市對城鄉(xiāng)規(guī)劃督察工作的重視，提出建設(shè)三維城市、智慧城市的要求，無人機(jī)傾斜攝影在今后的城市規(guī)劃建設(shè)中發(fā)揮的作用將會越來越大。另外傾斜攝影產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)對硬件的要求較高，需要引進(jìn)大數(shù)據(jù)集群處理工作站，同時要對項目的規(guī)劃、竣工、核實等資料進(jìn)行歸檔、入庫，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺[7]，為以后的城市管理、規(guī)劃決策、違章建筑查處等提供數(shù)據(jù)支持。

[1] 蚌埠市建設(shè)工程規(guī)劃批后管理辦法的通知[R]. 蚌政辦〔2015〕41號.

[2] 李德仁 ，劉立坤 ，邵振峰. 集成傾斜航空攝影測量和地面移動測量技術(shù)的城市環(huán)境監(jiān)測[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報·信息科學(xué)版，2015，40(4)：427～435.

[3] 周曉敏，孟曉林，張雪萍等. 傾斜攝影測量的城市真三維模型構(gòu)建方法[J]. 測繪科學(xué)，2016(9)：159～163.

[4] 張欣. 多旋翼無人機(jī)的姿態(tài)與導(dǎo)航信息融合算法研究[D]. 長春：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，2015：1～2.

[5] 閆利，程君. 傾斜影像三維重建自動紋理映射技術(shù)[J]. 遙感信息，2015(2)：31～35.

[6] 張春森，張衛(wèi)龍，郭丙軒等. 傾斜影像的三維紋理快速重建[J]. 測繪學(xué)報，2015(7)：782～789.

[7] 金震艷，朱秋曄，費佳寧. 城市三維數(shù)據(jù)管理與規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究·電子版，2014(7).