傾斜攝影在大比例尺地籍測(cè)量中的有效運(yùn)用

趙睛 孟凡華

摘 要：科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使地理測(cè)繪技術(shù)有了較大的進(jìn)步，本文主要介紹了傾斜攝影的原理以及傾斜攝影在大比例尺地籍測(cè)量中的有效運(yùn)用，為大比例尺地籍測(cè)量提供參考與借鑒，希望能夠促進(jìn)我國(guó)地形測(cè)繪技術(shù)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影；大比例尺地籍測(cè)量；有效運(yùn)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)于大比例尺地籍測(cè)量的需求越來(lái)越高，在大比例尺的地形圖中，地形要素和地理信息都非常詳細(xì)，很多方面都需要大比例尺地圖作為參考，比如城市規(guī)劃、土地管理、市政公共事業(yè)建設(shè)等。但是從目前來(lái)看，我國(guó)在大比例尺地圖測(cè)繪方面還存在著非常多的問(wèn)題，如大比例尺地圖的測(cè)繪效率比較低、測(cè)繪速度非常慢，成圖制作周期比較長(zhǎng)等，這些問(wèn)題的存在對(duì)我國(guó)大比例尺地圖的測(cè)繪帶來(lái)了一定的阻礙。傾斜攝影技術(shù)是一項(xiàng)新興的地籍測(cè)量技術(shù)，能夠以比較快的速度對(duì)地面的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行獲取，為大比例尺地籍測(cè)量提供了很大的方便，傾斜攝影技術(shù)改變了傳統(tǒng)正射影像技術(shù)只能以垂直方向進(jìn)行拍攝的方式，能夠利用多臺(tái)傳感器從垂直方向和其他多個(gè)傾斜角度進(jìn)行采集影像信息，能夠獲得較高的分辨率、比較詳細(xì)的地物信息數(shù)據(jù)以及較大的視場(chǎng)角等，在大比例尺地籍測(cè)量中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文主要探討了傾斜攝影在大比例尺地籍測(cè)量中的有效運(yùn)用方式，為大比例尺地籍測(cè)量提供參考與借鑒。

1.傾斜攝影的原理

傾斜攝影技術(shù)最初并沒(méi)有應(yīng)用于無(wú)人機(jī)上，而是首先在有人飛機(jī)上得到應(yīng)用，應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)的主要目的是對(duì)建筑外立面的紋理信息進(jìn)行采集，之后才逐漸發(fā)展到利用傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行建模。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，圖像自動(dòng)匹配技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，利用傾斜方式所采集到的圖像能夠非常方便的加入到空三模塊中進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市建筑進(jìn)行多角度場(chǎng)景建模的目的[1]。在利用傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行大比例尺地籍測(cè)量時(shí)，一般需要3～5個(gè)方向的傳感器鏡頭，實(shí)現(xiàn)從前后左右以及垂直方向的角度對(duì)地物的影像進(jìn)行獲取，獲取到地物的多角度影像資料之后，可以進(jìn)行多視影像區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差、DSM生成、數(shù)據(jù)采集、多視影像匹配、三維建模以及真正射糾正等，實(shí)現(xiàn)對(duì)大比例尺地籍的測(cè)量。

2.傾斜攝影在大比例尺地籍測(cè)量中的有效運(yùn)用

為了研究?jī)A斜攝影在大比例尺地籍測(cè)量中的有效運(yùn)用，本次研究以某次大比例尺地籍測(cè)量為例，對(duì)傾斜攝影的全過(guò)程進(jìn)行闡述。在利用傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行大比例尺地籍測(cè)量時(shí)，首先需要對(duì)測(cè)量進(jìn)行精密的控制，獲取傾斜影像，對(duì)傾斜影像進(jìn)行處理，然后進(jìn)行空三加密、三維建模、數(shù)據(jù)采集、外業(yè)補(bǔ)測(cè)和調(diào)繪，完成對(duì)大比例尺地籍的測(cè)量[2]。

控制測(cè)量對(duì)利用傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行大比例尺地籍測(cè)量的首要階段，為了提升大比例尺地籍測(cè)量的精度，需要對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，不但要增加控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)，還要在需要測(cè)量的房屋頂部多布置一些控制點(diǎn)，這樣能夠使數(shù)據(jù)的精度獲得較大的提升。在本次測(cè)繪中，像控點(diǎn)是按照距離來(lái)進(jìn)行布設(shè)的，在建筑比較密集的區(qū)域100～200m的距離設(shè)置一個(gè)點(diǎn)，其余地區(qū)在300～400m設(shè)置一個(gè)點(diǎn)，在進(jìn)行像控點(diǎn)選點(diǎn)時(shí)，主要選在道路的交叉口、房頂、斑馬線(xiàn)角以及草地角等位置。地面像控點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)是利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站網(wǎng)進(jìn)行采集。

在本次測(cè)繪中，使用的是2鏡頭的傾斜攝影系統(tǒng)，在測(cè)繪過(guò)程中把無(wú)人機(jī)技術(shù)和傾斜攝影技術(shù)充分結(jié)合起來(lái)進(jìn)行測(cè)量，使用專(zhuān)用的航線(xiàn)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，在實(shí)際的航空拍攝過(guò)程中，各個(gè)鏡頭根據(jù)相對(duì)應(yīng)的曝光點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)拍攝，從而獲取到多視角的影像。獲取到多視角影像之后，需要對(duì)多視角影像進(jìn)行處理，建立虛擬影像模型，選取視野范圍內(nèi)的影像，將選擇的傾斜影像像素反投影至虛擬影像之中，這樣能夠使地面豎直物體的重影效應(yīng)大大減少。

空三加密是對(duì)傾斜攝影圖像進(jìn)行處理的重要技術(shù)，首先需要把帶有方位信息的傾斜影像和地面的控制數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，對(duì)傾斜影像同名的連接點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)匹配，對(duì)于匹配過(guò)程中出現(xiàn)的粗差點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)和剔除，然后進(jìn)行自由網(wǎng)的構(gòu)建，最后進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差。平差模型需要使用比較經(jīng)典的多像機(jī)共線(xiàn)方程模型，比如三維點(diǎn)云、三維網(wǎng)格、帶貼圖的三維網(wǎng)格或者糾正片DSM等。

在進(jìn)行三維建模時(shí)，需要使用傾斜攝影自動(dòng)批量建模軟件，對(duì)采集到的多視角影像進(jìn)行幾何校正、多視匹配、聯(lián)合平差以及三角網(wǎng)構(gòu)建等，對(duì)采集到的較為典型的地物特征進(jìn)行提取，對(duì)采集到的信息進(jìn)行可視化處理，得到最終的三維傾斜模型。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，需要利用傾斜攝影相配套的軟件進(jìn)行三維模型的加載，從東、西、南、北以及垂直方向五個(gè)視角對(duì)需要觀(guān)測(cè)的物體進(jìn)行切換，對(duì)地物和地貌藥物進(jìn)行采集。在利用人工方式對(duì)地物要素進(jìn)行采集時(shí)，主要利用直線(xiàn)或者垂線(xiàn)等工具，比如在進(jìn)行建筑物采集時(shí)，可以利用搜索多視影像上的建筑物方式對(duì)建筑物的邊緣進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，對(duì)建筑物的輪廓進(jìn)行簡(jiǎn)單的提取，方便后期的編輯和使用[3]。為了提升測(cè)量的精度，可以利用手工方式對(duì)建筑物側(cè)面的邊線(xiàn)進(jìn)行采集，在對(duì)噴水池進(jìn)行采集時(shí)，要按照噴水池的頂部進(jìn)行采集，采集的精度控制在0.05m以下。在對(duì)電線(xiàn)桿進(jìn)行采集時(shí)，要按照電線(xiàn)桿的底部和陰影交叉面積進(jìn)行采集，采集的精度同樣要控制在0.05m以下。在進(jìn)行地貌要素信息提取時(shí)，可以采取三維信息自動(dòng)提取技術(shù)，利用軟件中自帶的三維信息自動(dòng)提取等高線(xiàn)與高程點(diǎn)，然后再利用人工的方式對(duì)地貌要素進(jìn)行整飾和取舍。

本次測(cè)繪完成之后，隨機(jī)抽取了40個(gè)點(diǎn)對(duì)平面位置的精度和高程的精度進(jìn)行了實(shí)地檢測(cè)，包括對(duì)房屋、花壇以及道路的檢測(cè)等，精度檢測(cè)結(jié)果為誤差±0.032m，在對(duì)高程誤差進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要對(duì)鋪裝路面的精度進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為誤差±0.029m。

參考文獻(xiàn)

[1] 康學(xué)凱，王立陽(yáng).無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)在大比例尺地形測(cè)繪中的應(yīng)用研究[J].礦山測(cè)量，2017，13（6）：44-47.

[2] 申淑娟，俞志強(qiáng)，黃樺，等.傾斜攝影和激光點(diǎn)云技術(shù)在大比例尺測(cè)圖中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，2017，06（12）：94-97.

[3] 劉梅姜.傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在福建農(nóng)村三維地籍與房屋調(diào)查工作中的應(yīng)用[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2016，08（4）：359-363.