無人機傾斜攝影測量技術在大比例尺地形圖測繪中的應用

劉堃晉

摘要：民用領域中的無人機主要應用在地形圖的測繪、地質(zhì)條件的勘測以及對自然災害的檢測，再有就是交通管制、通信中繼以及農(nóng)藥噴射等很多項目中。隨著無人機技術的快速發(fā)展使得無人機傾斜攝影測量技術都得到廣泛應用，基于此，本文概述了無人機傾斜攝影測量技術，闡述了無人機傾斜攝影測量技術應用注意事項，對無人機傾斜攝影測量技術在大比例尺地形圖測繪中的應用進行了探討分析。

關鍵詞：無人機傾斜攝影測量技術;應用;注意事項;大比例尺地形圖

1無人機傾斜攝影測量技術的概述

無人機傾斜攝影測量技術是通過在無人機飛行平臺上搭載多臺數(shù)碼相機，同時從垂直和傾斜多個不同的角度采集高分辨率影像，一般常用的是五鏡頭傾斜攝影系統(tǒng)，結合無人飛行平臺搭載的GPS/IMU系統(tǒng)獲取的POS數(shù)據(jù)和像控點數(shù)據(jù)，經(jīng)過相關軟件處理獲取數(shù)字表面模型、數(shù)字正攝影像和三維模型的攝影測量技術。無人機傾斜攝影測量技術本身具有地物幾何變形低、分辨率變化小的優(yōu)越性，因此其相比傳統(tǒng)的基于灰度和特征的匹配方法可以更好地完成數(shù)據(jù)的匹配工作。

2無人機傾斜攝影測量技術應用的注意事項

無人機傾斜攝影測量技術應用過程中，為了保障其有效性需要注意以下相關事項：

2.1構建三維模型的注意事項。無人機傾斜攝影測量技術應用前需要建立相應的三維模型。三維模型建立過程中應當在將影像經(jīng)過預處理后就無縫的進行三維模型的生產(chǎn)。在這一過程中基于傾斜攝影所得影像數(shù)據(jù)的利用方式能夠將所得到的三維模型分為兩種方式：第一種是通過單獨利用傾斜像片作為紋理來生產(chǎn)三維模型并且通過利用相關軟件獲得的三維模型;第二種則是通過基于傾斜攝影生成三維模型測繪地形圖的流程。其主要表現(xiàn)模式為主任務下達與申請空域、外業(yè)航飛數(shù)據(jù)采集、像控點布設與量測、內(nèi)業(yè)空中三角測量等方面的工作。

2.2空中測量的注意事項。無人機傾斜攝影測量技術應用離不開測量調(diào)整，在空中測量調(diào)整的過程中首先應當對一個垂直鏡頭和四個傾斜鏡頭所得到的影像進行連接，然后進行自動匹配，在匹配成功后對于獲取的特征點采用多像密集匹配技術來進行檢測;其次，在空中測量調(diào)整的過程中還應當根據(jù)平差結果進行反復調(diào)整，調(diào)整的內(nèi)容包括有參數(shù)設置和像控點刺點位置調(diào)整等內(nèi)容。與此同時，在空中測量調(diào)整的過程中還應當針對無人機采集的數(shù)據(jù)不精確的情況，在建模中一般只采用數(shù)據(jù)作為初始值，就可以期待良好的調(diào)整效果。

2.3獲取實驗數(shù)據(jù)的注意事項。無人機傾斜攝影測量技術應用前需要獲取必要的實驗數(shù)據(jù)。在獲取實驗數(shù)據(jù)的過程中，首先應當對于包括無人機飛行平臺和地面監(jiān)控站以及五鏡頭傾斜相機和遙控設備的使用方法和系統(tǒng)構成都有著清晰的了解;其次，獲取實驗數(shù)據(jù)還應當做好實驗數(shù)據(jù)獲取的具體規(guī)劃，在這一過程中應當努力的避免航高設計問題，然后才能夠在此基礎上進行之后的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。與此同時，因為無人機傾斜攝影數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理主要包括數(shù)據(jù)預處理和空中三角測量，因此這導致了其只使用坐標值卻不使用姿態(tài)角數(shù)據(jù)，因此在獲取數(shù)據(jù)時應當有所注意。

2.4數(shù)據(jù)預先處理的注意事項。無人機傾斜攝影測量技術應用前應當做好數(shù)據(jù)的預先處理。在數(shù)據(jù)預先處理的過程中首先應當在得到航飛數(shù)據(jù)后細致的檢查影像和是否一一對應，然后以此為基礎來檢查影像的質(zhì)量是否存在問題或者是是否清晰以及有無大范圍模圖;其次，在數(shù)據(jù)預先處理的過程中還應當通過模型編輯的方式來檢查生產(chǎn)地形圖的合格以及存在精度檢查模糊遮擋的現(xiàn)象。與此同時，在數(shù)據(jù)預先處理的過程中還應當避免因為光線反差和強度差異影響到三維建模的精度和效果。

3無人機傾斜攝影測量技術在大比例尺地形圖測繪中的應用分析

結合某項目的地形圖測繪進行分析，測區(qū)交通狀況較好;全測區(qū)面積約8.8平方公里;園區(qū)村莊散落，石頭山較多，水域面積較大，林木茂盛，灌木叢生，通視情況較差。困難類別劃分為III級。

3.1該項目中無人機傾斜攝影測量技術應用的主要項目內(nèi)容。主要有：豎直航空攝影航飛2個架次，獲取lO44張像片，涵蓋面積約17.891平方公里;傾斜航空攝影航飛45°方向5個架次，獲取4244張像片，涵蓋面積9.668平方公里，空三分為2個測區(qū)，利用smart3DCapture進行空三加密解算和三維模型生產(chǎn)。外業(yè)控制點及檢核點測量，本項目全部采用平高點，總共完成128處共322個像控點測量，390個高程檢核點測量。傾斜航空攝影空三加密解算使用Smart3DCapture軟件，平差結果良好，各項指標均未超限。

3.2傾斜攝影測量技術在該項目大比例尺地形圖測繪中的具體應用分析。結合該園區(qū)項目的特征，選用1：500大比例尺地形圖測繪，測區(qū)主要為丘陵地形，對于精度和全要素表達的要求較高。并且由于項目工期較短，如采用全野外方法實測精度高，但進度慢，工期無法保證，且成本較高;即使采用傳統(tǒng)立體采集和外業(yè)修補測的生產(chǎn)方式也無法滿足項目工期和精度要求，故采用傾斜攝影方法的優(yōu)點進行生產(chǎn)，使地形圖精度和工期得到保障。房屋采用三維采集精度高，可以內(nèi)業(yè)識別樓層層數(shù)以及房屋材質(zhì)，可減少外業(yè)工作量，大大提高工作效率;植被覆蓋密集的地方，三維采集難度大、精度差，可以使用立體采集和野外補測;對于施工區(qū)，地面裸露區(qū)域和水田、旱地等區(qū)域采用三維采集精度高，速度快，成圖效率高。經(jīng)過大量數(shù)據(jù)外業(yè)測量，內(nèi)業(yè)采集同點位置的精度檢核，各個生產(chǎn)技術環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制得到檢驗，精度達到項目需要使用要求。同時也存在不足，如：三維模型本身存在對于紋理不足的地方會進行空洞填補，因此會造成拉花現(xiàn)象，Smart3DCapture軟件生產(chǎn)的三維模型對電桿等較小的地物難以建模，影響數(shù)據(jù)采集。結合筆者實踐經(jīng)驗，可以提出以下解決辦法：

3.2.1航拍時應綜合考慮，對于房屋密集區(qū)域應加密航拍。

3.2.2對模型進行采集時應做基本的邏輯判斷，對于無法采集的內(nèi)容應提交外業(yè)進行實地調(diào)繪補測。

3.2.3對于電桿等無法建模的地物用傳統(tǒng)航空攝影進行立體采集。

3.2.4植被覆蓋區(qū)高程點無法用三維模型采集的，使用傳統(tǒng)立體模型進行采集，立體模型也無法采集的，采用野外實測高程點。

4結束語

綜上所述，無人機傾斜攝影測量技術在大比例尺地形圖測繪中的應用能夠較好地判斷并檢查出點位中可能存在的誤差，因此為了充分體現(xiàn)其優(yōu)越性，必須加強對其在大比例尺地形圖測繪中的應用進行分析。

參考文獻：

[1]馬靜等.淺談傾斜攝影測量在大比例尺地形圖測繪中的應用[J].測繪標準化，2017（09）.

[2]方亮.無人機低空攝影測量系統(tǒng)在大比例尺地形圖中的應用研究[J].環(huán)球市場，2018（08）.

（作者單位：梧州市測繪地理信息院）