利用無人機傾斜攝影技術完成測繪地形圖探討

倪佳琦 周慧萍 王合玲

摘 要：隨著無人機技術的發展，無人機傾斜攝影技術在各個領域中得到廣泛應用。本文提出了一種基于無人機傾斜攝影技術所獲得的實景數字三維模型測繪大比例尺地形圖的方法，總結了基于無人機傾斜攝影生產實景數字三維模型和測繪地形圖的流程，實例驗證了基于無人機傾斜攝影生成的三維模型測繪大比例尺地形圖的可行性，并且做了相應的精度分析。

關鍵詞：無人機；傾斜攝影；地形圖

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0139-01

1 引 言

傾斜攝影技術它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限。通過在同一飛行平臺上搭載5臺傳感器，同時從一個垂直、四個傾斜五個不同的角度采集影像；拍攝相片時，同時記錄航高，航速，航向和旁向重疊，坐標等參數，然后對傾斜影像進行分析和整理。得到帶有位置信息的三維模型為了證明利用傾斜圖通過傾斜攝影模型生產地形圖進行了實驗、驗證。

2 檢驗流程

基于無人機傾斜攝影生成三維模型測繪地形圖主要包括：外業航飛數據采集、像控點布設與量測、內業空中三角測量、生成三維模型和制作地形圖幾個主要部分。

2.1 無人機傾斜航攝和像控

本次航攝采用固定翼無人機搭載傾斜航攝儀進行數據獲取。用傾斜航攝儀獲取的數據做三維模型，同時進行適當的地面測量，來確保滿足高程精度要求。

（1）飛行重疊度保證了下視航向重疊度在75%以上、旁向重疊度在75%以上。

（2）一個垂直、四個傾斜共五個不同角度的傾斜攝影數據地面分辨率3cm。

像控點的聯測首選連續運行基準站系統（CORS）支持下的網絡RTK和似大地水準面進行三維坐標測量，當網絡RTK沒有信號或無法測量時，采用“常規RTK”、“GPS雙基準站一次上點法”或“GPS靜態觀測”方法進行平面測量，高程測量采用GPS高程水準擬合法。

2.2 三維建模

在三維重建過程已經能夠實現全自動計算，會依據內部規則算法，自動選擇在對面視角上的最佳像對模型，最終形成三維尺度的密集點云。點云隨后自動轉換為不規則三角網TIN結構，同時將由于圖像匹配錯誤而引起的TIN進行刪除和修復，并基于內在幾何關系，將TIN模型進行平滑和優化，達到最佳的三維表達效果。最后根據三維TIN的空間位置信息，自動尋找最佳視角影像，并完成模型紋理的構建，最終形成完整且真實的三維模型體。

2.3 地形圖數據生產

依據省標《1：5001：10001：2000地形圖航空攝影規范》（DB33/T552-2014）地物點分類要求。為保障地形圖生產精度，本項目根據不同地物點類型，采用傾斜攝影成圖結合解析法的方式進行生產。

試驗項目基本要求是基本等高距為1m的山地采用傾斜攝影成圖法繪制，部分農村房屋采用解析法采集。圖根點和像片控制點的平面和高程測量采用RTK測量技術。

采用DP Modeler測圖軟件對以上數據進行導入，制作工程文件，由作業員在工程中進行點、線、面測圖，并按照國標要求賦予圖層與屬性信息。測圖成果為初級線劃圖，經DP Modeler軟件導出為cas格式。

再利用南方CASS2008成圖軟件進行編輯。圖形要素的層次、顏色、線寬、線型須符合圖示、規范，格式為.dwg文件。

3 項目成果檢校

3.1 模型檢核

實景三維模型生產完畢后，將未采用控制點作為模型檢核點，進行模型絕對精度檢測，經檢測X方向平均誤差為0.068m，Y方向平均誤差為0.050m，Z方向平均誤差為0.102m，符合項目精度要求。

3.2 成果檢核

成果完成后，需進行精度檢測工作，采用數據抽檢的手段，用人工檢查核對和人機交互檢查相結合的方式對測區的測圖成果質量進行檢測。

（1）將測區檢核點合并至實景三維模型中進行平面與高程的絕對精度檢測結果符合項目要求。

（2）根據測區已有大比例尺地形圖資料，檢測實景三維模型、大比例尺測圖成果的相對精度結果符合項目要求。

（3）在編圖成果中隨機選取5處區域，根據區域內測得要素由外業人員進行實地點位采集，與測圖成果比較，計算點位中誤差，得出絕對精度。

4 結 論

實驗檢測結果合理，精度滿足城市1：500大比例尺測圖國標要求。利用傾斜攝影的自動化空三與建模優勢，能夠在較短的時間生產高質量、高精度的模型成果基礎上，進行大比例尺地形圖測繪工作，將以往需要全野外測繪的測圖工作轉變為內業加部分外業調繪，可大量減少外業人員勞動強度，外業采集更自主、更高效，技術路線可行。具體可應用于農村土地確權、國土規劃用圖等領域，在不方便外業人員作業的地區，如新疆部分地區，農村土地確權工作開展，以及部分山區、高危地勢地區地形圖的獲取，具有深遠的意義。

參考文獻

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[3]《全球定位系統（GPS）測量規范》（GB/T18314-2001）[S].國家技術監督局，2001，9.

收稿日期：2018-3-12