傾斜攝影測量技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用

李敏

黃河勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 河南鄭州 450000

我國地域遼闊擁有廣袤的土地資源，但存在著數(shù)據(jù)不精確等問題，因此高效地開展土地測量工作就顯得尤為重要，這樣可以更加科學(xué)合理地對土地使用進(jìn)行規(guī)劃。使用無人機攝影技術(shù)可以有效提高地籍測繪工作的效率和準(zhǔn)確度，為我國進(jìn)行土地資源管理提供可靠的數(shù)據(jù)支持。因此全面分析無人機攝影測量技術(shù)在地籍測繪中的應(yīng)用具有重要現(xiàn)實意義[1]。

1 傾斜攝影測量在大比例尺地形圖中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 攝影得到的影像分辨率更高

在測繪過程中使用無人機攝影測量技術(shù)，可以充分整合處理取得的影像數(shù)據(jù)而不會干擾到攝影機的攝取工作。目前，無人機上配備的專業(yè)攝像機的圖像分辨率有了較大范圍的提升，在使用無人機進(jìn)行低空攝影過程中，一些地面上的高層建筑業(yè)不會對無人機拍攝獲取影像資料產(chǎn)生負(fù)面干擾，可以有效提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另外，使用無人機進(jìn)行低空攝影可以在不同角度拍攝建筑物紋路，大大擴(kuò)展了測繪工作的應(yīng)用范圍。

1.2 運用空中三角測量手段作為輔助

空中三角測量手段基于測繪軟件輔助而實現(xiàn)。空中三角測量技術(shù)的引用，能夠清晰全面地呈現(xiàn)地物遮擋狀況，這為測繪人員幾何變形關(guān)系圖表的繪制工作提供了極大的便利，達(dá)到了多視影像聯(lián)合平差的地形測繪目標(biāo)。在具體實踐測繪中，空中三角測量運用POS技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)各類外方位影像元素點線間的結(jié)合，經(jīng)過上述的匹配操作后，繪制出控制點坐標(biāo)與連接線。

1.3 優(yōu)化減少數(shù)據(jù)誤差

首先，傾斜攝影技術(shù)能有效保障拍攝的相片的原始分辨率，只要將航飛的參數(shù)即航高、鏡頭焦距等設(shè)置妥當(dāng)，就能有效提高攝影的分辨率，保障數(shù)據(jù)的精確度。其次，傾斜攝影技術(shù)能保障空三加密的精度，以往的技術(shù)在進(jìn)行空三加密時會出現(xiàn)匹配錯誤的現(xiàn)象，而傾斜攝影技術(shù)可以采取人工干預(yù)，不斷優(yōu)化空三成果精度，盡可能保障地形圖繪制精度。最后，地形圖的繪制工作需要進(jìn)行人工采集，一些矢量會因為人的視覺誤差而發(fā)生變化，傾斜攝影相對只需要調(diào)整角度就能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一定程度上保障了數(shù)據(jù)的精確性和地形圖繪制的質(zhì)量。

2 傾斜攝影測量技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用

2.1 傾斜攝影及數(shù)據(jù)獲取

傾斜攝影通常是采用無人機搭載五視鏡頭獲取傾斜影像，五視鏡頭分別為正視、左視、右視、前視和后視鏡頭，獲取影像數(shù)據(jù)時配合慣導(dǎo)系統(tǒng)記錄影像的位置和姿態(tài)信息。根據(jù)測區(qū)范圍與實地情況，規(guī)劃無人機航線、航高與影像重合度，選取合適的特征地物，合理、均勻布設(shè)像控點，利用搭載傾斜鏡頭的無人機獲取傾斜影像及其對應(yīng)POS信息等數(shù)據(jù)。航攝結(jié)束后及時檢查影像，剔除起飛與降落時不合格的影像數(shù)據(jù)。

2.2 空中三角測量計算

為了還原像片之間相對位置關(guān)系并將像片恢復(fù)到統(tǒng)一的空間參考坐標(biāo)系下，需要對影像進(jìn)行空三加密操作。選擇測量，按照控制點輸入向?qū)考虞d像控點并選擇對應(yīng)的空間參考。像控點正確導(dǎo)入后，軟件會根據(jù)POS數(shù)據(jù)預(yù)測像控點可能存在的像片位置，選擇某一像控點，并在對應(yīng)的影像上進(jìn)行刺點，每個像控點要保證每個鏡頭上至少刺一個點。完成像控點編輯工作后，提交空中三角測量（簡稱“空三”）。此時系統(tǒng)經(jīng)過特征點提取、連接點匹配、相對定向、絕對定向、區(qū)域網(wǎng)平差等步驟運算處理后，完成空三計算。

2.3 三維模型的構(gòu)建

在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，使用圖形運算系統(tǒng)，做好三維場景的運算，可以通過激光點云掃描系統(tǒng)或者是定位定向系統(tǒng)，不需要通過人工操作就能夠形成簡單的連續(xù)影像，進(jìn)而生成逼真的三維模型。在具體工作中，需要構(gòu)建新的工程做好數(shù)據(jù)導(dǎo)入，實現(xiàn)控制點影像數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，做好空三加密處理，平差優(yōu)化，進(jìn)而提交重建任務(wù)，提交成品結(jié)果并完成場景的構(gòu)建。在校驗傾斜相片導(dǎo)入軟件系統(tǒng)之后，應(yīng)該使用真彩色航空相片，生成高密度的點云以及OSG格式的實景模型。

2.4 內(nèi)業(yè)采集和成圖

得到實景三維后，可在模型上裸眼采集所需的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的采集與傳統(tǒng)地形圖測量的數(shù)據(jù)采集原則相同，均采集地物的特征點。采集時應(yīng)注意：第一，部分區(qū)域有原始底圖，可將底圖導(dǎo)入數(shù)據(jù)采集軟件中作為參考數(shù)據(jù)使用。但導(dǎo)入軟件后，由于大部分點的高程為0，需將這些數(shù)據(jù)賦一個當(dāng)?shù)氐钠骄叱蹋员氵M(jìn)行數(shù)據(jù)采集。第二，數(shù)據(jù)采集時，應(yīng)遵循實景三維數(shù)據(jù)采集的規(guī)則，盡量采集準(zhǔn)確。第三，部分區(qū)域由于遮擋等原因無法采集，應(yīng)在圖中圈出，以便進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪。數(shù)據(jù)采集完成后，可利用軟件自帶的編碼對照表直接導(dǎo)出DWG成果。

2.5 數(shù)據(jù)處理

無人機在地圖測繪中的應(yīng)用優(yōu)勢在于可以全方位多角度進(jìn)行攝影，并且在無人機數(shù)據(jù)處理層面，使用Context Capture Center Master空三數(shù)據(jù)處理軟件，不僅能夠在線自動校準(zhǔn)，保障數(shù)據(jù)處理的精確性，還能自動處理低空影像進(jìn)行空中三角控制平差。其改變了傳統(tǒng)的建模方式，將自動、人工、半自動合理切換運用。也提高了數(shù)據(jù)獲取的精確度，從而可以精準(zhǔn)獲取點云數(shù)據(jù)、三維模型圖、空三加密成果的數(shù)據(jù)。并且Context Capture Center Master空三數(shù)據(jù)處理軟件還能配合其他軟件，靈活搭配，拓寬了數(shù)據(jù)處理及影響應(yīng)用的范圍。Context Capture Center Master空三數(shù)據(jù)處理軟件也能提高生成DEM、DOM的效率，加快運算速度，總體來說，優(yōu)勢還是較為顯著的。另外，Context Capture Center Master空三數(shù)據(jù)處理軟件還能借助南方影像處理平臺，對平臺內(nèi)的信息和資源進(jìn)行良好運用，也能及時檢測云處理平臺的硬件系統(tǒng)等運行情況。云處理平臺切實為無人機數(shù)據(jù)處理提供了強大的后臺支撐，極大地提高了無人機數(shù)據(jù)處理的工作效率，加快了大比例尺地形圖的繪制進(jìn)程。將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Context Capture Center Master，開始第一次空三計算，計算成功后輸入像控點進(jìn)行第二次空三計算，最終完成三維模型的提取。通過對三維圖形的可視化處理就能夠真實還原地表的影像數(shù)據(jù)，便于直觀明了地觀察到地表全貌和地形分布特征，最終繪制項目所需1:500地形圖。

2.6 補測和調(diào)繪工作

第一，測繪人員需要對大比例尺地形圖測繪工作進(jìn)行有效分析，對于需要補測的地方進(jìn)行總結(jié)，然后將其提交給作業(yè)人員，安排其進(jìn)行補測工作，以此來加強內(nèi)業(yè)和外業(yè)工作之間的銜接，進(jìn)而提升傾斜攝影測量技術(shù)的測繪質(zhì)量；第二，測繪人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中，需要加強對外業(yè)工作的合理定性，以此來保證所建立的三維模型的有效性；第三，測繪人員在進(jìn)行補測和調(diào)繪工作的過程中，還要注意可能會遇到看不清或者完全看不到的情況，測繪人員不能進(jìn)行補測和調(diào)繪工作，導(dǎo)致測繪工作出現(xiàn)差錯，影響傾斜攝影測量技術(shù)在大比例尺地形圖測繪工作中的應(yīng)用效果[2]。

3 測繪質(zhì)量保證措施空中測量方面

為進(jìn)一步保證三維模型測量的精準(zhǔn)性，無人機測繪過程中應(yīng)該需要結(jié)合傾斜攝影技術(shù)的精度標(biāo)準(zhǔn)、空間測量范圍進(jìn)行反復(fù)測量。例如，在測量過程中，無論是借助無人機獲得的哪方面數(shù)據(jù)，都在事先經(jīng)過了預(yù)操作，通過與操作反饋的結(jié)果對無人機的圖像采集頻率、飛行速度進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。另外，無人機測繪過程中，受氣候、風(fēng)速等外界因素的影響，精度不準(zhǔn)的情況難免存在。對于這種情況，可以將獲得的數(shù)據(jù)作為初始數(shù)據(jù)，經(jīng)過后續(xù)的測量與比對來獲得更加精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)，以此保證區(qū)域地形測繪質(zhì)量。模型實驗方面。3D模型構(gòu)建過程中，應(yīng)該著重強調(diào)對數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的關(guān)注，保證所獲得的區(qū)域圖像信息能夠得到精準(zhǔn)呈現(xiàn)。因此，對于此類問題，應(yīng)該將借助傾斜攝像機獲得的影像信息、地面物體頂面紋理進(jìn)行有機結(jié)合，對圖像進(jìn)行連續(xù)處理，保證獲得的三維模型具有連續(xù)性，以此滿足后續(xù)的處理需求[3]。

4 結(jié)語

傾斜攝影測量技術(shù)是國際測繪領(lǐng)域的一種高科技技術(shù)，在近幾年得到快速的發(fā)展，它能夠幫助測繪人員準(zhǔn)確獲取地面數(shù)據(jù)信息，對信息化測繪進(jìn)行多元探索。傾斜攝影測量技術(shù)通過一個垂直、四個傾斜、五個不同的視角獲得影像，能夠如實地反映目標(biāo)建筑物的真實情況，準(zhǔn)確地獲取地理信息，通過先進(jìn)的定位、融合、建模等一系列技術(shù)形成三維城市模型，改變傳統(tǒng)正攝影智能從垂直角度拍攝的局限，具有較高的分辨率，能有效擴(kuò)大市場角，得到更加詳細(xì)的地物信息數(shù)據(jù)。