新型測繪技術(shù)在大比例尺測圖中的應(yīng)用

楊雷

摘要：傳統(tǒng)的大比例地形圖測繪方法存在工作量大、數(shù)據(jù)更新慢、作業(yè)效率低下等問題。新技術(shù)的發(fā)展使大比例尺地圖技術(shù)發(fā)生了巨大變化，傾斜攝影測量、激光三維掃描技術(shù)已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。本文對利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行1：500高精度地圖繪制的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并對其中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，并結(jié)合某市區(qū)一個(gè)小山村，對其進(jìn)行了平面和高程精度的對比分析。通過對像控點(diǎn)的嚴(yán)格控制，1：500地形測繪精度達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：大比例地形圖;策湖覅那個(gè)發(fā);攝影測量;嚴(yán)格控制

引言：隨著現(xiàn)代測繪技術(shù)的不斷發(fā)展，大比例尺測地圖技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。無人機(jī)攝影測量技術(shù)在提高測繪工作效率的同時(shí)，仍然依賴于1：2000比例尺的常規(guī)立體測繪，在1：500大比例尺的情況下，很難保證成果的準(zhǔn)確性，特別是在高程精度上存在很大的偏差。所以，必須采取全現(xiàn)場測繪的方法來進(jìn)行高程的補(bǔ)充，這就增加了很多的外業(yè)工作。傾斜攝影測量技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)突破了傳統(tǒng)測量技術(shù)的限制，成為新一代測繪技術(shù)的熱點(diǎn)。

1.關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1技術(shù)流程

采用無人機(jī)傾斜測量技術(shù)，采用1：500大比例尺測繪技術(shù)，其技術(shù)流程包括：控制外業(yè)飛行姿態(tài)、高精度像控點(diǎn)布置與測量、空三加密、測繪。其技術(shù)過程主要包括收集整理已有的資料、制定航飛方案、像控點(diǎn)的布置和測量、影像數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、空三解算、三維建模、 DLG采集、調(diào)繪補(bǔ)測、成果質(zhì)量檢驗(yàn)和最后的成果提交。

1.2關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)研究

（1）嚴(yán)格地設(shè)置和測量象控點(diǎn)。由于飛行器采集質(zhì)量、環(huán)境影響等因素較多，因此，傾斜工程要達(dá)到較高的測量精度，如控點(diǎn)的布置與布置方案往往要比標(biāo)準(zhǔn)高。為了確保測量的準(zhǔn)確性，通過現(xiàn)場實(shí)測比較，本文將 GPS靜止和 RTK兩種方法分別布設(shè)了均勻分布的象控點(diǎn)，并將 GPS靜態(tài)測量方法與本地高程進(jìn)行了聯(lián)合測高。（2）使用 RTK飛行裝置，其具有準(zhǔn)確的校正。RTK技術(shù)具有高精度、快速、高精度的特點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)獲取被測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，具有較高的定位精度;但是，由于無人機(jī)的高速飛行， RTK實(shí)時(shí)定位技術(shù)會出現(xiàn)由于飛行誤差而產(chǎn)生的相位偏移，使其不能與真實(shí)的飛行姿態(tài)相匹配，從而產(chǎn)生誤差。所以需要使用精密的 RTK裝置，對飛行速度進(jìn)行控制，以改善外向角參數(shù)的精確度。（3）多視角三度圖像與傾斜度圖像的緊密匹配。空三加密技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高精度三維建模的重要環(huán)節(jié)。傾斜拍攝的圖像以側(cè)面拍攝為主，特別是建筑變形較大，遮擋嚴(yán)重。首先，利用 SIFT算法在計(jì)算機(jī)視覺上進(jìn)行匹配，然后利用高精度的控制點(diǎn)和圖像位置數(shù)據(jù)，利用附加的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平差，從而獲得平差后的外方位元素;（4）三維測繪軟件，它具備輔助測圖的功能。目前市場上已有許多以三維傾角模式為基礎(chǔ)的測繪儀，都具有裸眼直接測圖的能力，通過對測圖軟件的試驗(yàn)，得出了具有輔助線形功能的測繪儀的核心問題。

2.實(shí)驗(yàn)流程與結(jié)果分析

2.1實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

實(shí)驗(yàn)區(qū)在某市東部的一個(gè)村莊，地形平坦，測量區(qū)的面積大約為1.5平方公里。測區(qū)以村落為主，多為低矮房屋，占地約65%，測區(qū)西側(cè)有2座高層樓，東南側(cè)4座。

2.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理

（1）采集資料。試驗(yàn)中，多轉(zhuǎn)翼無人機(jī)配備了五片自適應(yīng)的傾斜式攝像機(jī)，各透鏡具有相同的定焦焦距、4.5微米的成像單元和6000*4000的感應(yīng)器。根據(jù)測區(qū)特點(diǎn)及無人機(jī)特性，將測區(qū)分為5個(gè)區(qū)域，共11個(gè)航班，高層區(qū)180米，航線交迭率80%，側(cè)交迭70%。由于透鏡傾斜會對測區(qū)的邊沿產(chǎn)生一定的影響，因此在測區(qū)的邊界上再增加一至兩條航路，實(shí)際飛行面積約2km2，有效圖像36560幅，地面分辨率為2 cm。在測區(qū)內(nèi)均勻布設(shè)24個(gè)像控點(diǎn)，10個(gè)精密度檢測點(diǎn)。由于氣象條件的原因，在野外布置像控點(diǎn)所需時(shí)間為2天，而圖像的獲取時(shí)間為3天。（2）實(shí)景三維資料的加工。然后，利用主要的三維模型軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，建立工程文件，檢查圖像質(zhì)量，設(shè)置參數(shù)，控制點(diǎn)，多視圖像空間三解算，分區(qū)塊密集匹配，紋理映射，輸出結(jié)果。三維建模的數(shù)據(jù)主要有點(diǎn)云、三維白模、 TIN網(wǎng)格、三維真實(shí)場景等。（3）立體測繪。在得到的3D場景模型的基礎(chǔ)上，利用市場上主流的矢量地圖軟件對 DLG進(jìn)行了測量。重點(diǎn)是本系統(tǒng)具有輔助線的功能，可以利用垂直輔助線、十字輔助線對屋檐進(jìn)行校正，提高了測量精度?！?：500、1：1000、1：2000地形圖圖式》中的全部數(shù)據(jù)都是按照 GB/T2257.1-2017中的要求進(jìn)行的。

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

為了檢驗(yàn)以上結(jié)果的準(zhǔn)確性，利用常規(guī)全站儀外場測量，隨機(jī)選擇69個(gè)地面測量點(diǎn)，進(jìn)行了平面和高程的比較，以檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過與實(shí)際觀測資料的比較，發(fā)現(xiàn)在平面上，觀測點(diǎn)69個(gè)，粗差2個(gè)，粗差率2.9%，中差為±0.056米，低于《城市測量規(guī)范》中地物點(diǎn)中地物點(diǎn)與相鄰平面控制點(diǎn)之間的偏差;在高程精度上，69個(gè)監(jiān)測點(diǎn)中誤差為±0.048米，低于《城市測量規(guī)范》中的標(biāo)高注點(diǎn)與相鄰圖根點(diǎn)的標(biāo)高偏差。

結(jié)束語

本文對1：500地形測繪技術(shù)在無人機(jī)傾斜攝影測量中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論，并結(jié)合某市區(qū)農(nóng)村地區(qū)的實(shí)際情況，對其進(jìn)行了平面與高度的精確分析。研究結(jié)果表明：采用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行1：500地形圖測繪，能夠顯著地提高野外作業(yè)的采集速度，并達(dá)到有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，技術(shù)路線是可行的。以實(shí)景為基礎(chǔ)的矢量獲取要求高、高精度、高分辨率，但真實(shí)的模型存在著模糊等缺陷，甚至由于天氣、光線等因素的影響，造成地面物體的邊緣模糊，不利于建筑物矢量的獲取，增加外部的調(diào)繪、補(bǔ)測工作。

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