傾斜攝影測量技術在永靖光伏測圖中的應用

花春亮，王 彬，王 巍

(中國能源建設集團甘肅省電力設計院有限公司，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

光伏扶貧是實施精準扶貧、精準脫貧的重要舉措，從光伏產業角度看，實現了拉動產業發展、光伏應用與農村資源的有效利用，甘肅省內扶貧光伏建設場地多選址荒蕪的山區，許多集中式扶貧光伏勘察設計項目體量大、要求高、任務重，傳統的人工測圖和無人機立體測繪地形圖在進度上難以滿足業主的時間節點要求，為了適應集中式扶貧光伏電站工程進度，尋求一種高效的內業測圖模式提高無人機測圖的效率就顯得尤為重要。無人機傾斜攝影測量技術通過搭載多鏡頭從多角度、多尺度獲取地表真實信息,在一定程度上降低了地形起伏對測圖精度的影響，利用建模軟件生成實景三維模型可以快速進行裸眼三維測圖，極大提高了光伏測圖的效率。

1 傾斜攝影測量技術原理

目前無人機航空攝影測量技術中應用最廣泛的是傾斜攝影測量技術，傾斜攝影測量技術通過搭載多鏡頭、從多角度、多尺度獲取地表信息，輔助以高精度定位定姿系統(position orientation system，POS)數據，經空三處理后生成數字高程模型，其核心特征在于多鏡頭同時曝光同時攝影分別存儲記錄影像數據[1-2]；傾斜攝影測量技術與傳統正射航空攝影測量技術相比，優勢在于多角度、多方位對地表信息進行采集存儲，在后期數據處理方面更多依賴傾斜攝影的密集匹配技術。

2 傾斜攝影測量技術路線

傾斜攝影測量平臺其核心組成包括：無人機、飛行控制系統、傾斜航攝儀及POS系統，其數據處理聯合平差時需充分考慮影像間的幾何變形和遮擋關系，結合POS系統提供的多視影像外方位元素，建立連接點和連接線、控制點坐標、GPS/IMU 輔助數據的多視影像自檢校區域網平差的誤差方程[3-4]，通過聯合解算，確保平差結果的精度；完整傾斜攝影測量數據處理包含相機檢校、數據預處理、多視影像密集匹配、空三加密區域網平差、實景三維建模等關鍵內容，傾斜攝影測量技術路線如圖1所示。

圖1 傾斜攝影測量技術路線

3 工程應用實例

3.1 測區自然地理概況

永靖光伏測圖項目位于永靖縣東北方，光伏電站項目建設規模35.581 MWp，測圖面積12 km2，測區海拔高低懸殊，地形復雜，山川交錯，河谷縱橫，屬于盆地邊沿的次高山群及高原淺山丘陵區，大部分地區被黃土覆蓋，地勢北高南低，受季節性降雨影響，河流沖刷嚴重，地表溝壑，交通條件極差。

3.2 工程準備

接受測圖任務后，收集測區相關地形圖、控制點、水文氣象等資料，在開源的谷歌地球、奧維地圖下載測區的高分辨遙感影像，根據成圖精度和測區地形起伏情況室內設計布點方案，依據室內布點方案外業布設控制點和一定數量的檢查點如圖2所示，同時完成測區房屋、電力線、管道等重要地物的調繪任務。

圖2 控制點地標圖

3.3 傾斜影像獲取

傾斜影像通過無人機平臺搭載固定角度的傾斜相機在測區上空拍攝相片獲取的。根據1∶1 000 地形圖成圖規范和三維建模對數據的要求，原始像片空間分辨率為 10 cm。無人機相對航高800 m，東西向共飛行 6 條航線，為保證測區山谷的紋理信息采集精度，旁向重疊度設置為70%，航向重疊度為80%，按照《1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形圖航空攝影規范》對傾斜影像數據進行質檢，確保數據滿足質量要求，其無人機航測任務示意圖如圖3所示。

圖3 無人機航測任務示意圖

3.4 實景三維建模

利用相關實景三維建模軟件處理傾斜攝影數據, 將無序的影像在空間中相互對齊并構建與真實狀態下相接近的統一的空間模型，經過區域網整體平差、多視影像密集、構建三角網、創建白膜、紋理自動映射生成實景三維模型[5]，第一步需要對影像進行空三加密操作，控制點和POS數據的精度直接影像空三加密的質量，結合外業調繪成果在實景三維模型上標注重要的地物和高程點，如圖4所示為測區實景三維模型，如圖5所示為滿足規范要求的測區1∶1 000數字化地形圖成果。

圖4 永靖光伏實景三維模型

圖5 永靖光伏1∶1 000地形圖

4 精度評定

本次永靖光伏測圖項目測區布設主控點46個平高控制點，26個控制點參與空中三角測量，其余的20個點作為檢查點，按照規范要求地形圖質量檢查元素包括平面精度、高程精度、地理精度、數學基礎、數據及結構性正確性、整飾質量及附件質量； 根據DL/T 5138—2014《電力工程數字攝影測量規程》要求對在地物點和高程注記點進行精度檢查。

表1 檢查點平面和高程誤差統計 cm

5 結語

依托傾斜攝影測量技術進行可研階段路徑方案比選，利用實景三維模型進行精修平斷面，使用精修平斷面地形數據進行桿塔排位、輸電線路實景三維漫游。工程應用表明傾斜攝影測量技術在永靖光伏測圖中提高勘察設計的效率，滿足業主單位對實景三維模型精度的要求。