無人機傾斜攝影在城鎮開發邊界內地形圖測繪中的應用

李浩

摘 要：城鎮開發邊界面臨復雜自然環境、艱險地形地貌以及惡劣工作條件等多重限制，傳統勘察手段和方法難以實施，且安全隱患高、工作效率低、勘察質量差.通過大量技術研究和工程實踐，利用無人機傾斜攝影技術實現高效準確的城鎮邊界測繪，在為城鎮開發邊界制定的地形圖上，各種先進的測繪技術發揮著重要作用。作為最具有代表性的測繪技術，無人機傾斜攝影被用于城鎮開發邊界的測繪，這不僅提高了資源的利用率和測繪的有效性，也確保了城鎮開發邊界測繪的準確性和工作的順利進行。

關鍵詞：無人機;傾斜攝影;城鎮開發邊界;地形測繪

1：500地形圖上測量開發邊界是基礎地形測繪中最具挑戰性和工作量最重的。然而，由于它包含了詳細的地形要素，它也是城市規劃和土地管理的重要基礎信息。目前，該項工作主要采用全站儀和RTK儀器等傳統方法，測量要分多組進行，工作強度大，也就導致需要大量的工作人員和專業的技術層面，但是最終所接收到的質量不高地形的精準度分布也不均勻等相關問題，無人機傾斜攝影技術是最近今年新型的一項技術，所采用的是運用多鏡頭傾斜相機和無人機進行融合搭載，打破了過去無人機的傳統拍攝模式，從以前的只能垂直拍攝變成現在的多角度拍攝收集數據信息，搭建一個三維模型，實現真實場景和多媒體技術的融合。

一、無人機傾斜攝影測量技術概述

（一）含義

無人機傾斜攝影技術解決了傳統的技術限制，在同一飛行的平臺上安裝了五個傳感器，一個垂直，四個傾斜，從五個不同的方向和角度平時進行圖像拍攝，在進行拍攝的同時還記錄高度、速度、航向和側面重疊以及坐標的參數。如此就建立一個帶有具體數據信息的三維模型，為了證實地形通過傾斜攝影技術制作的三維模型進行了測設和驗證。

（二）原理

無人機傾斜技術的基本原理是根據地面的環境和地形構建一個三維的坐標，記錄所測量的地形其特征，加載到連接的計算機應用當中，就可以自動生成一個和原地形同比例縮小的地形圖。

（三）技術流程

采用無人機傾斜攝影技術開展1∶500地形圖測量的技術流程如圖1所示。

（三）優點

歸納起來，無人機傾斜攝影測量技術主要有4個優點：

①起飛和降落時的靈活性。無人機攜帶方便不需要專門設置用于起飛和降落的場所，而是可以直接在開闊的地形上起降，并且不那么容易依賴天氣。

②可以進行低空作業。由于無人機可以在云層下以極低的高度飛行，它解決了通航航空攝影測量中大型飛機的云層問題，并確保了圖像的完整性。

③成像精度高。通過無人機攝影測量技術可以在低空使用，無人機所搭載的數碼相機可以實現在高空中拍攝出厘米級的分辨率，實現高分辨率，完全滿足城鎮開發地界領域的測繪要求。

二、在城鎮地籍測繪中的應用

（一）獲取城鎮開發邊界測繪相關數據

正確運用無人機的傾斜技術對城鎮開發邊界進行測量是具有獨特的優勢所在，在進行數據信息采集的時候，有很多的地方具有特殊性和危險性所以這些地方往往是依靠人力無法到達的，如果需要測繪的地區面積過大，僅僅依靠人力來進行測量是需要大量的時間和人力財力的，但是無人機的傾斜技術就可以很好的為我們所用，在特定區域飛行。無人機的高飛行速度意味著不需要很長時間就能收集到大面積的數據，而且無人機攜帶專門的攝影設備可以進行精確的數據收集，增加數據的準確性。如圖2所示：

（二）技術要求

建筑模型的通常高度和平面尺寸應與實際比例相符，建筑模型的高度誤差不應超過10%。數字線圖的精度應滿足城市規劃和制作1：500比例尺地形圖的要求。圖根點相對于起點的點位所存在的誤差是不可以大于5厘米的，地物點相對于臨近圖根點的誤差是要求小于0.25厘米，臨近的地物點之間的間距所存在的差距要小于0.20米，圖根點相對于起算點的高程要小于0.05米，高程注點相對于相鄰根點的高度誤差不應超過0.17米。

（三）初步處理攝影測量圖像

在有風或其他因素的情況下，使用傳統的攝影測量技術獲得的傳遞圖像可能是不準確的，這降低了攝影測量的傳遞精度。傳統的研究測繪創新是先收集數據，然后再對數據進行處理。無人機內部準備了信息處理工具，可以在采集時首先處理信息，而且他們也可以利用一些查詢到的數據來標記和改變操作中的問題。無人機內部裝有記錄裝置，在接收到城鎮開發邊界的信息后，首先對圖像進行處理，以確保通過拍攝的圖像具有較高的質量和準確性，大大提高了城鎮開發邊界測繪的效率。如圖3所示。

（四）修正攝影測量影像中的失誤

在采用無人機傾斜攝影對城鎮開發邊界進行繪制地形圖時，在收集清晰的圖像過后，無人機就對圖像的內容進行了改變，在測量的過程中無人機和衛星上的定位相互聯系起來，計算機會搜獲出測量地的準確地圖，在與無人機所采集的圖像進行校對，找出存在的誤差點，借助于無線網絡改正圖像的錯誤。

（五）空三加密處理

在應用無人機攝影測量進行開發邊界的測繪時，使用非測量相機意味著圖像中的光學畸變是不可避免的，會直接影響攝影圖像，因此必須嚴格控制。以通信技術和多媒體技術等多種技術為基礎，以載波相位的動態差分定位為實時的服務系統。操作人員只需要連續運行衛星定位服務，就可以實現快速定位和記憶定位。此外，能夠快速訪問土地性質數據，以及傳遞動態和完整的測繪三維數據以及綜合數據，使操作人員能夠在時間和空間上24小時自動接收準確可靠的所有工藝信息，充分滿足與對協調規劃的具體需求，和載波平臺的實時動態差的定位相比，衛星定位的服務的持續運行可以顯著的減少測量工作所需要耗費的人力以及物力，可以進一步的提高工作的效率和城鎮開發邊界的測繪工作的精準度，.

三、存在的問題及解決方案

通過實際應用，發現一些技術問題需要進一步研究解決，有些是傾斜攝影技術存在的共性問題，也有無人機傾斜攝影技術特有的問題。

（一）數據采集方面

①由于城市建筑物密集，相互遮擋，導致影像多度重疊不均勻，高層建筑物頂部與底部分辨率相差較大，沿街底商部分建模效果不理想，嚴重影響三維建模效果，需要深入研究和應用空地一體化數據采集和處理技術，解決空中傾斜影像與地面街景影像聯合建模的問題。

②現有傾斜攝影設備只有5個鏡頭，只是從建筑物的上、前、后、左、右5個方向采集影像，不能很好地從360°全面均勻覆蓋建筑物，影響建模效果，應在機載傾斜相機的配置、飛行方式等方面創新。

③現有輕小型無人機載荷能力有限，不能搭載較重的大面陣高品質的數碼相機，在一些要求高分辨率高精度實景三維項目使用中受到限制，應開發更高性能更大載荷的無人機系統。

（二）數據處理方面

①對原始影像中部分顏色較暗的數據進行后期調色處理。

②對漂浮物進行人工刪除、修改等處理后，再對其實景三維模型進行修改，使其三維模型上無漂浮物存在。

③對水面漏洞區域進行人工修改，使三維模型上的水面無漏洞。

④對結構扭曲進行人工修正。

⑤對紋理拉花進行重新貼圖。

四、結語

綜上所述，城鎮邊界內的地形測量是全面測量和規劃邊界資源的一個重要工具。近年來，中國城鎮發展的逐步深入導致了測繪技術在城鎮發展邊界測繪中的重要性。無人機傾斜攝影測量技術在城鎮開發邊界測繪中的應用，傳遞靈活起降、低飛行高度和高測繪精度的優勢。但是，無人機攝影測量技術在我國城鎮開發邊界測繪中的應用時間還比較短，研究工作人員需要在今后的實踐中進一步發展，不斷提高無人機傾斜攝影在城鎮開發邊界測繪中的水平。

參考文獻：

[1]羅安仲，黃海波，何遠芳，等.無人機傾斜攝影在測量工程中的應用分析[J].廣西城鎮建設，2021（2）：58-60.

[2]趙立根，姜霞.固定翼無人機傾斜攝影在1：500地形圖測繪中的應用[J].測繪與空間地理信息，2021，44（5）：175-177，182.

[3]楊榮幫. 無人機傾斜攝影測量在城市更新中的應用[J]. 測繪與空間地理信息，2021，44（7）：217-220.