無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用

劉堃晉

摘要：民用領(lǐng)域中的無人機(jī)主要應(yīng)用在地形圖的測繪、地質(zhì)條件的勘測以及對自然災(zāi)害的檢測，再有就是交通管制、通信中繼以及農(nóng)藥噴射等很多項目中。隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展使得無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)都得到廣泛應(yīng)用，基于此，本文概述了無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，闡述了無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用注意事項，對無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù);應(yīng)用;注意事項;大比例尺地形圖

1無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的概述

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)是通過在無人機(jī)飛行平臺上搭載多臺數(shù)碼相機(jī)，同時從垂直和傾斜多個不同的角度采集高分辨率影像，一般常用的是五鏡頭傾斜攝影系統(tǒng)，結(jié)合無人飛行平臺搭載的GPS/IMU系統(tǒng)獲取的POS數(shù)據(jù)和像控點(diǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過相關(guān)軟件處理獲取數(shù)字表面模型、數(shù)字正攝影像和三維模型的攝影測量技術(shù)。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)本身具有地物幾何變形低、分辨率變化小的優(yōu)越性，因此其相比傳統(tǒng)的基于灰度和特征的匹配方法可以更好地完成數(shù)據(jù)的匹配工作。

2無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用的注意事項

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用過程中，為了保障其有效性需要注意以下相關(guān)事項：

2.1構(gòu)建三維模型的注意事項。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用前需要建立相應(yīng)的三維模型。三維模型建立過程中應(yīng)當(dāng)在將影像經(jīng)過預(yù)處理后就無縫的進(jìn)行三維模型的生產(chǎn)。在這一過程中基于傾斜攝影所得影像數(shù)據(jù)的利用方式能夠?qū)⑺玫降娜S模型分為兩種方式：第一種是通過單獨(dú)利用傾斜像片作為紋理來生產(chǎn)三維模型并且通過利用相關(guān)軟件獲得的三維模型;第二種則是通過基于傾斜攝影生成三維模型測繪地形圖的流程。其主要表現(xiàn)模式為主任務(wù)下達(dá)與申請空域、外業(yè)航飛數(shù)據(jù)采集、像控點(diǎn)布設(shè)與量測、內(nèi)業(yè)空中三角測量等方面的工作。

2.2空中測量的注意事項。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用離不開測量調(diào)整，在空中測量調(diào)整的過程中首先應(yīng)當(dāng)對一個垂直鏡頭和四個傾斜鏡頭所得到的影像進(jìn)行連接，然后進(jìn)行自動匹配，在匹配成功后對于獲取的特征點(diǎn)采用多像密集匹配技術(shù)來進(jìn)行檢測;其次，在空中測量調(diào)整的過程中還應(yīng)當(dāng)根據(jù)平差結(jié)果進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，調(diào)整的內(nèi)容包括有參數(shù)設(shè)置和像控點(diǎn)刺點(diǎn)位置調(diào)整等內(nèi)容。與此同時，在空中測量調(diào)整的過程中還應(yīng)當(dāng)針對無人機(jī)采集的數(shù)據(jù)不精確的情況，在建模中一般只采用數(shù)據(jù)作為初始值，就可以期待良好的調(diào)整效果。

2.3獲取實驗數(shù)據(jù)的注意事項。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用前需要獲取必要的實驗數(shù)據(jù)。在獲取實驗數(shù)據(jù)的過程中，首先應(yīng)當(dāng)對于包括無人機(jī)飛行平臺和地面監(jiān)控站以及五鏡頭傾斜相機(jī)和遙控設(shè)備的使用方法和系統(tǒng)構(gòu)成都有著清晰的了解;其次，獲取實驗數(shù)據(jù)還應(yīng)當(dāng)做好實驗數(shù)據(jù)獲取的具體規(guī)劃，在這一過程中應(yīng)當(dāng)努力的避免航高設(shè)計問題，然后才能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行之后的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。與此同時，因為無人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理主要包括數(shù)據(jù)預(yù)處理和空中三角測量，因此這導(dǎo)致了其只使用坐標(biāo)值卻不使用姿態(tài)角數(shù)據(jù)，因此在獲取數(shù)據(jù)時應(yīng)當(dāng)有所注意。

2.4數(shù)據(jù)預(yù)先處理的注意事項。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用前應(yīng)當(dāng)做好數(shù)據(jù)的預(yù)先處理。在數(shù)據(jù)預(yù)先處理的過程中首先應(yīng)當(dāng)在得到航飛數(shù)據(jù)后細(xì)致的檢查影像和是否一一對應(yīng)，然后以此為基礎(chǔ)來檢查影像的質(zhì)量是否存在問題或者是是否清晰以及有無大范圍模圖;其次，在數(shù)據(jù)預(yù)先處理的過程中還應(yīng)當(dāng)通過模型編輯的方式來檢查生產(chǎn)地形圖的合格以及存在精度檢查模糊遮擋的現(xiàn)象。與此同時，在數(shù)據(jù)預(yù)先處理的過程中還應(yīng)當(dāng)避免因為光線反差和強(qiáng)度差異影響到三維建模的精度和效果。

3無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用分析

結(jié)合某項目的地形圖測繪進(jìn)行分析，測區(qū)交通狀況較好;全測區(qū)面積約8.8平方公里;園區(qū)村莊散落，石頭山較多，水域面積較大，林木茂盛，灌木叢生，通視情況較差。困難類別劃分為III級。

3.1該項目中無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用的主要項目內(nèi)容。主要有：豎直航空攝影航飛2個架次，獲取lO44張像片，涵蓋面積約17.891平方公里;傾斜航空攝影航飛45°方向5個架次，獲取4244張像片，涵蓋面積9.668平方公里，空三分為2個測區(qū)，利用smart3DCapture進(jìn)行空三加密解算和三維模型生產(chǎn)。外業(yè)控制點(diǎn)及檢核點(diǎn)測量，本項目全部采用平高點(diǎn)，總共完成128處共322個像控點(diǎn)測量，390個高程檢核點(diǎn)測量。傾斜航空攝影空三加密解算使用Smart3DCapture軟件，平差結(jié)果良好，各項指標(biāo)均未超限。

3.2傾斜攝影測量技術(shù)在該項目大比例尺地形圖測繪中的具體應(yīng)用分析。結(jié)合該園區(qū)項目的特征，選用1：500大比例尺地形圖測繪，測區(qū)主要為丘陵地形，對于精度和全要素表達(dá)的要求較高。并且由于項目工期較短，如采用全野外方法實測精度高，但進(jìn)度慢，工期無法保證，且成本較高;即使采用傳統(tǒng)立體采集和外業(yè)修補(bǔ)測的生產(chǎn)方式也無法滿足項目工期和精度要求，故采用傾斜攝影方法的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行生產(chǎn)，使地形圖精度和工期得到保障。房屋采用三維采集精度高，可以內(nèi)業(yè)識別樓層層數(shù)以及房屋材質(zhì)，可減少外業(yè)工作量，大大提高工作效率;植被覆蓋密集的地方，三維采集難度大、精度差，可以使用立體采集和野外補(bǔ)測;對于施工區(qū)，地面裸露區(qū)域和水田、旱地等區(qū)域采用三維采集精度高，速度快，成圖效率高。經(jīng)過大量數(shù)據(jù)外業(yè)測量，內(nèi)業(yè)采集同點(diǎn)位置的精度檢核，各個生產(chǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制得到檢驗，精度達(dá)到項目需要使用要求。同時也存在不足，如：三維模型本身存在對于紋理不足的地方會進(jìn)行空洞填補(bǔ)，因此會造成拉花現(xiàn)象，Smart3DCapture軟件生產(chǎn)的三維模型對電桿等較小的地物難以建模，影響數(shù)據(jù)采集。結(jié)合筆者實踐經(jīng)驗，可以提出以下解決辦法：

3.2.1航拍時應(yīng)綜合考慮，對于房屋密集區(qū)域應(yīng)加密航拍。

3.2.2對模型進(jìn)行采集時應(yīng)做基本的邏輯判斷，對于無法采集的內(nèi)容應(yīng)提交外業(yè)進(jìn)行實地調(diào)繪補(bǔ)測。

3.2.3對于電桿等無法建模的地物用傳統(tǒng)航空攝影進(jìn)行立體采集。

3.2.4植被覆蓋區(qū)高程點(diǎn)無法用三維模型采集的，使用傳統(tǒng)立體模型進(jìn)行采集，立體模型也無法采集的，采用野外實測高程點(diǎn)。

4結(jié)束語

綜上所述，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用能夠較好地判斷并檢查出點(diǎn)位中可能存在的誤差，因此為了充分體現(xiàn)其優(yōu)越性，必須加強(qiáng)對其在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬靜等.淺談傾斜攝影測量在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用[J].測繪標(biāo)準(zhǔn)化，2017（09）.

[2]方亮.無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)在大比例尺地形圖中的應(yīng)用研究[J].環(huán)球市場，2018（08）.

（作者單位：梧州市測繪地理信息院）