低空航空攝影測量中利用多源數據識別隱蔽地物方法研究

龍華 黃軍勝 顏景順 葉達忠

【摘 要】文章介紹了在低空無人航空攝影技術進行測繪生產過程中，如何利用多源數據提高隱蔽地物識別率的方法，并證明了該方法的有效性，希望能為從事相關工作的同行提供參考和借鑒。

【關鍵詞】低空航空攝影測量;RTK;無人機;隱蔽地物;GNSS;PPK

【中圖分類號】P237 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-0101-02

0 引言

利用無人機低空攝影測量技術能高效生產滿足測量規范精度要求的測繪產品，但產品在隱蔽地物標繪的完整性、準確率等方面相對人工全野外數字化測圖方式生產的DLG產品還有較大的差距，低空攝影測量技術生產的DLG產品必須完成全面的外業調繪工作后，才能達到工程項目的測量要求。為了解決航測技術生產DLG在隱蔽地物標繪方面的不足，降低外業調繪工作量，本文開展了利用航拍影像、航拍視頻與手機拍攝等多源數據提高隱蔽地物識別率方法的研究，并在生產實踐中取得了較好的效果。

1 利用多源數據提高隱蔽地物識別率原理

1.1 隱蔽地物識別率低的原因分析

在利用無人機低空攝影測量技術生產DLG、DOM等測繪產品的過程中，不能很好地識別隱蔽地物的原因有很多，經過研究分析認為主要有以下幾個方面的原因。

（1）無人機低空攝影測量航線規劃作業過程中，為了保證航飛作業安全、作業效率等，航飛作業航線高不能設定過低。但航拍影像的地面分辨率則隨著航線升高而不斷降低，而地面分辨率越低，對地物識別效果就越差。

（2）低空攝影測量后期數據內業處理基本先采用三維建模軟件建模，然后在三維模型基礎上進行DLG產品生產;三維建模成果必然會降低原始航攝影像的地面分辨率。

（3）外業航飛作業由于規劃航線高度、相機航拍角度、樹木和房屋遮擋等原因，導致對隱蔽區域的航拍影像采集不夠全面、有效資料不夠。

1.2 提高隱蔽地物識別率的技術原理

采用低空攝影測量技術生產DLG的過程中，對隱蔽區域的地物不能很好地識別，直接原因是在三維模型上看不見、看不清與辨不明實地的隱蔽地物。因此，只要通過相關技術把三維模型的隱蔽區域與原始航飛影像、航拍視頻、手機采集影像等數據資料建立關聯，通過多數據源查證，就能提高隱蔽地物的正確識別率。

2 技術路線

2.1 多源數據關聯數學模型設計

無人機航測影像與手機拍攝的相片都記錄有GNSS經緯度坐標信息。因此，所有的影像資料可以通過位置信息建立關聯;而在航拍的視頻過程如果能同時開啟PPK數據記錄，視頻每幀影像對應的精確GNSS時間數據可通過設計軟件算法準確地計算出，每一個PPK記錄點數據同樣記錄有精確的GNSS時間，因此每幀視頻數據都可以通過GNSS時間線建立關聯，最終間接建立視頻每幀影像與實地對應位置坐標的關聯（如圖1所示）。

2.2 多源數據關聯模型方案實施

以廣西水利電力勘測設計研究院某項水利工程航攝資料為例，下面介紹如何實現多源數據關聯調用的相關過程。

2.2.1 多源數據格式要求

多源數據關聯模型對多源數據格式的要求主要有以下幾點：①影像圖必須具有經緯度坐標信息;②航飛視頻資料必須具有同步采集的PPK數據。

2.2.2 多源影像資料初始化處理

①通過軟件提取每張影像圖的經緯度信息;②通過PPK解算軟件解算每個PPK記錄點坐標數據與數據采集時的GNSS時間;③經緯度高斯坐標投影轉換及坐標誤差改正，生成南方CASS軟件DAT格式的數據。DAT文件中代碼數據為每張原始航攝影像圖在電腦的絕對文件路徑。

2.2.3 影像資料關聯調用

采用南方CASS繪圖軟件以GNSS控制點形式把每張航攝影像圖展繪到DOM圖上，各個展點數據均含有其原始航攝影像在電腦的絕對文件路徑信息，然后基于CAD二次開發技術完成簡單的軟件工作，就能利用絕對文件路徑信息實現原始航攝影像關聯調用、查看。

2.2.4 視頻資料關聯調用

視頻資料關聯調用與航攝影像圖的調用基本類似，同樣把PPK記錄點展繪在DOM圖上，各PPK點的護展屬性均記錄有對應視頻路徑和采樣時間等信息。根據隱蔽區域的坐標確定對應地點的PPK記錄點，接著軟件就可以根據PPK點屬性信息計算出對應的視頻段，再調用播放器進行視頻播放。通過這種方式進行視頻調用，可以快速找到每處隱蔽區域的視頻資料，對隱蔽地物的進行準確識別。

2.2.5 通過關聯調用識別隱蔽地物效果

圖2左邊某低壓電桿在DOM圖的影像基本是模糊不清的，右邊原始航攝影像中電桿較為清晰。通過關聯調用，對兩張圖進行比較分析，可以十分準確地識別出該地物應為低壓電桿。因此，通過關聯影像資料的調用，能較好地提高隱蔽地及航拍成像質量偏差的地物的識別率，對減少外業調繪工作量有較好的作用。

3 評價及改進方向

通過本次測繪工程項目的實踐，證明了利用多源數據提高隱蔽地物識別方法的有效性，但要更有效地使用該方法，則必須對外業航飛計劃做出適當的調整，增加多視角、多航高的航攝影像及視頻資料的采集量。但該方法當前只能實現點到面的定位，只能定位到對應某張原始影像圖或視頻段，隱蔽地物在原始影像的點位還需人工進行確認。實現點到點的自動關聯定位是后續的研究方向。

參 考 文 獻

[1]CH/Z 3003—2010，低空數字航空攝影測量內業規范[S].

[2]CH/Z 3005—2010，低空數字航空攝影規范[S].

[3]何桂英.基于低空航空攝影測量的城市變化檢測技術研究[J].科技資訊，2010（20）：9.