基于傾斜攝影測量的礦山地形測量模型精度評估

傅 毓

（廣西壯族自治區地理信息測繪院，廣西 南寧 530000）

傳統的三維建模技術有著成本高、效率低、紋理數據不足的缺點，近年來隨著科技的發展，采用無人機的傾斜攝影測量技術的優勢開始展現，在無人機上安裝多個相機和傳感器，從多個角度來獲取目標位置的圖像，并且通過無人機的飛行，建立起一個三維模型，雖然傾斜攝影測量具有成本低、高效率的優點[1]。但是對于傾斜攝影測量的三維建模的發展尚不完善，針對這個問題，我國已經開始研究，并且得到了不小的成果，在傾斜攝影的無人機上安裝姿態定位系統，緩解了傾斜攝影測量中出現的景象扭曲的問題，傳統攝影測量對于影像獲取缺乏，并且對于被測物的數據難以采集和計算，在采集后進行的三維建模中，傳統攝影在三維建模中也要花費大量的成本，而傾斜攝影測量的優勢得以彰顯，使得近幾年來使用傾斜攝影測量的領域不斷增多，如：城市規劃、地質測量、礦山開采。盡管傾斜攝影測量的應用廣泛，并且優勢明顯，對于攝影測量技術的評估方法，還存在著問題，傳統的精度評估方法，對于樣品的選擇缺少具體和針對性的篩選，導致傳統的精度評估方法，樣品本身就存在著錯誤率，樣品之間具有相關性，難以保證樣品的精度，以及精度評估的可靠性。

1 傾斜攝影測量的礦山地形測量模型精度評估方法

1.1 確定區域內樣品量

以被測的區域作為整體，同過公式（1）來計算出區域的樣品量P，而后計算出被測區域的樣本量。

在（1）公式中，i表示類型的序列數，m表示類型的種數，而pi表示類型的預計錯誤率，wi表示面積權重。通過（1）來確認區域中的樣品量。確認整體的樣品量，是對于精度評估方法樣品的選擇中的基礎步驟，確認了樣品量后才能方便后續的樣品篩選過程。

1.2 分層抽樣

在選擇樣品的過程中，為了保證樣品所反映的精度準確，在抽樣中，應該采取分層抽樣方法，在確定區域中，所展現的不同地形，地貌，進行分層抽樣，確保樣品中，包括不同的地形，以測試傾斜攝影測量的精度，傳統的精度評估方法進行隨機抽樣，對于測量方法的某些不足的地方，缺乏全面的評估，樣品量的優化計算公式，以及抽樣方法，解決了樣本量的定量問題，避免了隨意定值出現的抽樣強度的不同問題，并且保證每個類型都有樣本，使精度評價結果更加科學合理。

1.3 關于樣品相關性分析

對于樣品中的相似性，進行進一步的分析，所使用的樣品，越是相似，越不具備代表性，大量相似的樣品將會影響評估的精度。相似的樣品也使得精度評估的方法不可靠。要將分層后的樣品進行重新的評估，將每一層的樣品數據計算Local Moran's I指數。該指數可以用具體的數字來呈現各個樣品中的相似程度，在Local Moran's I指數中設置一個合理的閥值，幫助在采集樣品時對于樣品的篩選，提高取樣效率。

1.4 精度評估

樣品的尺寸以及其參考數據采用Google Earth的相同時期的高分影像，但因為參考數據的分辨率過高，對于樣品要進行判斷，對于傾斜攝影測量所得出的具體樣品，分辨率低于參考數據，導致高分影像中包含多個地表的類型。

對于樣品的真實性，要進行必要的判斷，根據真實類型，判斷樣品，推斷樣品是否真實，或是錯誤樣品。錯誤樣本的真實類型采用面積占優原則確定，即樣本像元范圍內對應的高分影像中面積占比最大的地表類型就是該像元的真實類型。在保證了樣品的可靠性后，根據樣品的數據，以及樣品的檢驗結果，三維模型的建立結果，需要將其建立一個混淆矩陣（2），通過計算機的混淆矩陣，計算相關數據，最后對于進行對傾斜攝影測量的礦山地形測量模型精度評估。

2 實驗論證分析

使用傾斜攝影測量的礦山地形模型對于本文算法和傳統算法的樣品進行對比性試驗，傾斜攝影測量的樣品在300m×300m的測區中進行，構建了三維模型，并對比二者的精度，在不同的精度評估方法中，使用KAPPA的指數，對評估方法的誤差率進行改善。對于樣品的可靠性，以及樣品的準確性進行評估。實驗結果如圖1所示。

由圖1可知，傳統精度評估的方法對于樣品誤差較大，本文所使用的精度評估方法，對于樣品本身誤差小，可靠性高，而且本文所采取的樣品的篩選，將會提高樣品的代表性。讓樣品可以明確的表現傾斜攝影測量中出現的不良問題，在實驗中使用的傾斜攝影測量對礦山地形測量模型的精度評估，給出了準確的評估數據，在使用Local Moran's I，計算篩選了樣品的相關性，也保障了樣品選擇的效率。

圖1 三維模型精度對比圖

3 結束語

本研究針對目前測量模型精度的評估方法進行了方法的設計，實驗過程采用傾斜攝影測量的礦山地形模型，作為評估模型，經實驗分析，本研究的精度評估方法，樣品誤差率低于傳統的精度評估方法，希望能對測量模型精度評估方法研究提供參考價值。