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摘要:利用低空无人机倾斜摄影技术快速获取多角度影像数据，通过自动实景三维建模和三维模型立体量测技术，从而实现免外业调绘的高精度大比例尺地形图测绘。本文通过具体生产实验，详细介绍基于无人机倾斜摄影测量技术的大比例尺地形图作业流程，并通过精度分析，验证了此方法的可行性。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
关键词:倾斜摄影;实景三维模型;大比例尺地形图文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
01文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
引言文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
近年来迅速发展的无人机航测技术，具有机动灵活、作业高效迅速、可高频监测关键区域以及成本低廉等特点，在应急保障和小区域地形图测绘领域具有明显的优势。但无人机航测系统搭载的单一普通数码相机，获取的影像畸变严重，倾斜角和旋偏角较大，同时普通数码相机，像幅偏小，导致小的基高比。由于普通数码相机以上这些缺点，采用传统航测生产方式很难满足大比例地形图测绘的要求。本文通过无人机飞行平台搭载倾斜相机，采用倾斜摄影的方式获取高重叠度影像数据，利用自动实景三维建模和三维模型立体量测技术，实现免外业调绘的高精度大比例尺地形图测绘，并通过具体实验验证此技术路线的可行性。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
02文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
无人机倾斜摄影文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
测区位于青岛市高新区沟角村，属于丘陵地形。外业航空摄影通过四旋翼无人机，搭载2个SONY7R微单相机，与垂直方向成45°夹角，南北和东西航线各飞一次，获取地物侧面纹理;再搭载1个SONY7R微单相机进行一次垂直摄影，获取地物顶面纹理。设计航线相对航高120m，航向和旁向重叠度分别为80%、75%，整个测区21条航线，630张影像。为辅助后续数据处理，测区采用区域网布点模式，布设13个外业像控点及检查点，实验区域范围及像控点的布设如图1文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
图1 测区概况及像控点布文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
03文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
实景三维模型建立及大比例地形图测绘文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
本文通过无人机飞行平台搭载倾斜相机，采用倾斜摄影的方式获取测区的影像数据，利用自动建模的技术构建实景三维模型;在构建的实景三维模型基础上，通过三维立体量测技术，采集地物地貌特征点、线、面，最后通过内业编辑的方式制作地形图，从而省去烦琐的外业调绘工作，为快速制作大比例尺地形图测绘提供一种新的解决方案。基于无人机倾斜摄影的大比例尺地形图测绘技术路线如图2所示。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
图2 基于无人机倾斜摄影的大比例尺地形图测绘技术路线文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
3.1实景三维模型文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
本项目采用5个像控点解算，8个像控点进行精度检查，实景三维建模采用CC（Smart3D）软件进行制作，主要步骤如下:文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
(1)构建工程加载影像数据，设置相机参数，编辑pos数据，引入控制点及检查点数据，建立好Smart3D工程，如图3所示。本项目采用2个相机，需设置2个相机文件，分别有364张和266张影像;原始POS数据坐标系为WGS1984，通过七参数模型及似大地水准面补偿模型转换到西安1980平面、黄海1985高程系统下。采取区域网布点，解算控制点5个，检查控制点8个。图3smart3D工程文件。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
图3 CC（smart3D ）工程文件文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
(2)倾斜摄影空中三角测量如图4所示，本项目采用区域网5点法布点，即四周4个控制点，测区中心1个控制点，用于解算倾斜摄影空中三角测量;同时布设8个检查点以检验空中三角测量的精度。通过空三加密处理，自由网的精度为1.82pix，像控点精度平面中误差0．033m，高程中误差0．063m;检查点精度，具体精度见精度分析小结。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
图4 倾斜摄影空中三角测量文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
(3)三维实景模型生成基于空中三角测量成果，进行模型分块，在分块模型的基础上，提取测区密集点云，构建不规则三角网，建立三维模型;同时利用5镜头获取的多角度纹理信息，自动拼贴，得到测区实景三维模型，如图5所示。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
图5 实景三维模型文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
3.2大比例尺地形图测绘文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
大比例地形图测绘主要基于EPS无人机三维模块，利用三维实景模型的空间量测功能，直接进行地形、地物的采集工作。具体步骤如下所示。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
(1)EPS软件加载三维实景模型在EPS无人机测量模块中利用模型转换功能将Smart3D生成的OSGB格式的模型转换成DSM高程模型，然后加载DSM模型从而实现实景三维模型的加载，如图6所示文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
图6 EPS 加载三维模型文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
2)地形图绘制如图7所示，基于三维实景模型的地形图制作，借助模型的空间尺寸信息，直接进行空间量算及采集，同时通过模型旋转及多角度观察等功能实现自动房檐改正，免去大量的外业实测及调绘工作，大大提高地形图测绘的工作效率。图7基于EPS绘制地形图。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
图7 基于 EPS 绘制地形图文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
04文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
精度分析文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
4.1空中三角测量精度文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
由表1控制点和检查点的精度表可知，控制点水平中误差为0．007m，高程中误差为0m，点位中误差0．007m，检查点水平中误差0．038m，高程中误差0．079m，点位中误差0．088m，空中三角测量精度较高，满足大比例尺地形图测绘需求。像控点及检查点中误差表1检查项点号。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
4.2平面及高程精度文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
(1)平面精度平面精度检查采用RTK外业实测特征点和地形图上的同名点进行统计分析，具体精度统计表如表2所示。如图8所示，总共22个平面精度统计的点，平面位置精度均小于0．25m，中误差0．144m，满足1∶500大比例尺地形图平面精度要求。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
图8 平面精度统计折线图文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
2)高程精度高程精度检查采用RTK外业实测特征点和地形图上的同名点(可通过实景三维模型直接获取)进行统计分析，具体精度统计如表3所示。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
如图9所示，总共35个平面精度统计的点，高程误差均小于0．1m，最大高程误差为0．086m，高程中误差0．034m，满足1∶500地形图高程精度要求。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
图9 高程精度统计折线图文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
05文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
结论文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
本文给出了基于倾斜摄影技术测绘大比例尺地形图的技术路线，并通过具体实验精度分析，验证了此技术路线的可行性。同时借助实景三维的立体量测、任意视角等优点，实现房檐改正、地形、地物全内业绘制，避免了传统地形图外业调绘、补测等工作，为大比例地形图测绘提供了一个新的解决方案文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
来源：《城市勘测》2019年2月第2期文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
作者：周小杰，胡振彪，乔新文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
原标题：无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/96092.html
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