中小河流測量中無人機傾斜攝影技術的運用

張敏

（遼寧宇鑫建設工程有限公司，遼寧 沈陽 110300）

在科學技術推進下，3S技術即遙感技術(RS)、地理信息系統(GIS)和全球定位系統(GPS)，已在測繪領域得到不斷應用，為工程測量行業的發展帶來了一定的內驅力。在開展中小河流治理過程中，往往存在較多帶狀地形，這對測繪精度提出了較高要求。然而傳統的航測技術已經無法滿足標準的測繪需求，但通過采用無人機傾斜攝影技術可將此問題有效改善。

一、無人機傾斜攝影概述

傾斜攝影技術由一個平臺和五個傳感器所構成，能夠實現一個垂面和四個傾斜面的多角度拍攝。在拍攝時能夠對坐標、航高、航速等參數進行記錄，從而獲取更多的拍攝目標的特征信息[1]。在無人機傾斜攝影技術應用過程中，能夠對影像的色彩、紋理、結構等展開數字化處理，按照統一坐標進行無縫拼接，從而快速建立拍攝區域的三維實景模型。

二、中小河流測量中無人機傾斜攝影技術的運用

1.工程概況

某地區中小河流治理項目采用無人機傾斜攝影技術進行外業測量，并生產1:500比例尺的數字地形圖。該河流干渠長度為35.5公里，測量區域地勢平坦，經濟發達，交通便捷，植被稀疏，帶狀地形較多，結合測量區域實際情況選擇無人機傾斜攝影技術展開測量，測量工作所獲取的信息，通過統一的國家CGCS2000坐標系統處理，對地面像控點進行控制。

2.模型處理

目前，在國內有很多模型處理軟件，考慮到工程測量的建模速度和精細度，選擇Context Capture軟件對模型進行處理。其處理流程為：新建項目→導入影像資料→輸入POS→轉刺像控點→處理空三加密→模型重建。在處理空三加密時，應注意到以下幾點：航向連接點宜3°重疊，旁向連接點宜6°重疊，旁向重疊過大或過小應分別選點；每個像對要確保6個標準點位附件都有加密點，像主點1cm范圍內的明顯點上要選點；選點目標在本片和相鄰片上都應位于影像清晰的地形點上，選取點位構成的圖形應大致成矩形；在地形變換處，每像對需增1~2個地形特征點；解析空三加密點位距離像片各類標志、像片邊緣距離要符合要求；林間應選在明顯空地上，如選不出可選在左右像對和相鄰航線清晰的樹頂上；加密點像點坐標、像控點像點坐標、相鄰航帶間所有同名公共點坐標、相鄰區域網中相鄰航帶間所有同名。

空三加密的流程：準備工作，空三內業實施前要收集影像索引圖、無人機航怕的原始像片數據、控制點縮略圖、控制點成果圖等資料；內定向，是已知攝影儀器定參數，通過放射變換把掃描坐標歸算到像片坐標，把模擬影像數字化，并具有標準的像平面數學基礎以實現建模；相對定向，建立任意比例尺和方位的相對立體模型，相對定向的唯一標準是所有同名點投影光線對對相交；絕對定向，在相對定向的基礎上，利用地面參考系至少2個平面高控制點和1個高程控制點，且不能處于一條直線上，解算7個未知數；考慮到范圍大且線路窄，通過先分塊再合并區塊，保證空三加密計算的順利通過。

空三加密計算后，重建模型，根據測量工程要求設置參數，通過分布計算方式重建模型（圖1），綜合分析計算機設備性能與內存，將瓦片規格設置為80m×80m，軟件自動分配任務，在前一瓦片計算之后，自動對任務進行分配，在重建工作結束之后，對模型質量進行檢驗。

3.檢驗模型質量

對于三維實景模型而言，其質量應當滿足邏輯一致性、幾何精度要求以及實景展現的完整性。在案例工程中選擇通用的OSGB格式，模型的細節之處和紋理與現場一致，空間位置也具有一致性。為了滿足內業質量檢查時的需求，在外業布設像控點時，滿足模型成圖的需求的像控點數量情況下，在測區還均勻設置了15個質量檢查點，通過軟件自動對檢查點的殘差大小進行計算。經過計算顯示平面位置中誤差為0.048m；高程中誤差為0.052m，所設置的檢查點的殘差滿足大比例地形圖航測內業規范要求中對于平面中誤差和高程中誤差的要求，同時也滿足項目對于絕對位置和相對位置的設計精度要求[2]。

4.清華山維EPS矢量化

清華山維EPS軟件矢量化的生產作業流程為：文件→新建EDB工程→導入工程文件→影像數據轉換→影像數據加載→窗口設置→采集數據→屬性標注→檢查數據→修改數據。

數據檢查是利用EPS軟件的方法，通過觀測、通過統計分析和邏輯分析檢查數據中存在的錯誤，并提供適當的編輯方式加以改正。

EPS軟件提供的數據檢查工程包括：打點精度檢查和地物接邊精度檢查，從數據生產的源頭出發，檢查成果數據的數字化作業精度；數據合法性檢查（通過模板中設定的編碼表、屬性結構表和數據字典等規則，檢查對象的編碼合法性、放置圖層合法性、屬性項數據的字段大小和字段內容的合法性；通過數學計算，檢查對象重復、交叉和圖形接邊等錯誤；通過拓撲處理，檢查懸掛點、有面無屬性點、有屬性點無拓撲面、點符號與范圍線一致性、圖面注記與屬性表中數值一致性等等）。

數據檢查合格后，EPS軟件還具有輸入線劃圖和輸出線劃圖功能，能夠與CAD互相轉換，一起輸出圖像和屬性，去除了再矢量化的流程，減輕工作量[3]。

三、結束語

綜上所述，通過實際案例論證，在中小河流測量中利用無人機傾斜攝影技術測繪地形圖不僅具有可行性，同時提升了測量效率，降低了測量成本。在地面控制點足夠的情況下，測量精度能夠達到1:500，在測繪水利地形圖、防洪預案規劃和河道治理等水利工程中具有重大應用價值。同時無人機傾斜攝影技術還有效解決了復雜地形數據采集困難得問題，降低了測量作業危險性。