無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在立面測量中的應(yīng)用研究

胡 月

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊(duì)，貴州 貴陽 551400）

近幾年根據(jù)新農(nóng)村建設(shè)的發(fā)展要求，為提升鄉(xiāng)村居住環(huán)境，促進(jìn)旅游開發(fā)，暗流鄉(xiāng)政府開始對全鄉(xiāng)部分房屋建筑進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃改造。以暗流鄉(xiāng)立面改造項(xiàng)目為背景，簡述了利用傾斜攝影測量技術(shù)進(jìn)行立面測量的過程，并用傳統(tǒng)的全站儀測量方法進(jìn)行精度檢驗(yàn)，分析了無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在建筑物立面測量上的技術(shù)優(yōu)勢。

1 項(xiàng)目概況

測區(qū)道路設(shè)施完善，交通便利。根據(jù)甲方的測量要求，該項(xiàng)目只需要按戶為單位獨(dú)立測出每戶的立面情況，提交的測量成果包括：每戶所有建筑物前、后、左、右及蓋瓦的平面圖，每戶屋頂、墻面、門窗的面積統(tǒng)計(jì)表。

2 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)簡述

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)是指由無人機(jī)搭載傾斜攝影系統(tǒng)對測區(qū)進(jìn)行攝影測量的技術(shù)。攝影機(jī)主光軸明顯偏離鉛垂線或水平方向并按一定傾斜角進(jìn)行的攝影即為傾斜攝影[1]。在實(shí)際應(yīng)用中，低空飛行無人機(jī)通過搭載高分辨率傾斜攝影平臺(tái)，可獲取厘米級(jí)高分辨率的垂直和傾斜影像，在精度上完全滿足1：500大比例尺測圖要求。

傳統(tǒng)的航空攝影只能獲取測區(qū)正射影像圖，而傾斜攝影能夠同時(shí)從前視、后視、左視、右視、垂直5個(gè)角度采集影像。無人機(jī)傾斜攝影平臺(tái)采集到的影像通過相應(yīng)的處理軟件，便可生成實(shí)景三維模型，在通過相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件就可以得到測區(qū)地物的位置、形狀、立面、縱橫斷面等詳細(xì)信息，生產(chǎn)出各類符合要求的測繪成果[2]。

3 建筑物立面測量簡述

建筑物立面圖是指將建筑物不同立面與建筑物立面平行的鉛垂投影面上所做的投影圖。傳統(tǒng)的立面測量一般采用全站儀測量法，即通過采集建筑物立面各特征點(diǎn)坐標(biāo)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在南方Cass軟件上繪制出立面圖。

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)測量建筑物立面就是通過無人機(jī)搭載多鏡頭航攝儀對測區(qū)進(jìn)行傾斜攝影，一次性采集建筑物頂面、正立面、側(cè)立面、背立面的影像圖，通過影像圖生成實(shí)景三維模型，并產(chǎn)出相應(yīng)立面平面圖。

4 項(xiàng)目技術(shù)流程

本次測量采用的設(shè)備為多旋翼無人機(jī)搭載五鏡頭航攝儀。通過無人機(jī)在規(guī)劃的航線上進(jìn)行傾斜攝影測量獲取測區(qū)真彩色影像。根據(jù)低空攝影測量精度要求布設(shè)像控點(diǎn)，用GPS RTK采集像控點(diǎn)坐標(biāo)。將影像通過Smart 3D軟件進(jìn)行三維建模，生成測區(qū)三維模型。然后利用DP-Modeler軟件在三維模型的基礎(chǔ)上繪制立面圖。最后將繪制的立面圖在南方Cass軟件上進(jìn)行修改編輯并統(tǒng)計(jì)面積，形成最終的成果資料。

5 項(xiàng)目數(shù)據(jù)處理流程

5.1 三維建模過程

首先對原始影像進(jìn)行預(yù)處理，包括影像調(diào)色、糾偏、校正等工作，然后在Smart 3D軟件平臺(tái)上進(jìn)行處理，流程如下：新建工作～導(dǎo)入處理過的影像并設(shè)置參數(shù)～關(guān)聯(lián)控制點(diǎn)進(jìn)行空三加密～提交重建任務(wù)～真實(shí)紋理映射～構(gòu)建高分辨率實(shí)景三維模型。

圖1 三維原始影像進(jìn)行預(yù)處理

5.2 立面圖制作過程

首先將三維模型由OSGB格式轉(zhuǎn)換為OSG格式，然后在DP-Modeler軟件上繪制房屋立面圖，最后將繪制的立面圖轉(zhuǎn)換成CAD格式，在南方Cass軟件中進(jìn)行編輯并統(tǒng)計(jì)面積。

6 精度檢驗(yàn)

本項(xiàng)目通過全站儀免棱鏡立面測量法，隨機(jī)抽樣測量了部分建筑物特征邊邊長，包括門窗邊長、蓋瓦邊長，房屋邊長等。一共采集了523條特征邊，通過統(tǒng)計(jì)對比分析，本次無人機(jī)傾斜攝影立面測量結(jié)果完全符合規(guī)范要求。

圖2 立面圖制作過程

7 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢

在本次立面測量中，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)充分體現(xiàn)了以下優(yōu)勢：

（1）航飛機(jī)動(dòng)性高，飛行任務(wù)受到的限制更少，成本更低，效率更高；

（2）需要的外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度更低、外業(yè)人員更少，外業(yè)操作更加智能；

（3）極大的減少了項(xiàng)目外業(yè)工期，減低了成本；

（4）能提供多角度建筑物影像，更加真實(shí)的反映建筑物各面實(shí)際情況；

（5）通過相關(guān)影像處理軟件，能夠構(gòu)建真實(shí)實(shí)景三維模型，能夠詳細(xì)地表現(xiàn)地物多面的樣貌細(xì)節(jié)，尤其在本次立面測量中可以體現(xiàn)出房屋的屋頂蓋瓦、墻面門窗、外墻裝飾涂鴉等情況；

（6）通過相關(guān)軟件的數(shù)據(jù)處理，在三維模型的基礎(chǔ)上，可對測區(qū)地物高度、長度、面積、坡度、立面等進(jìn)行量測，生成各類所需測繪產(chǎn)品。

8 結(jié)語

在本次立面測量中，通過應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，將原來測繪工作人員大量的外業(yè)工作轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)業(yè)工作，工作效率得到了極大提升，項(xiàng)目成本更低。本文通過描述無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在建筑物立面測量上的應(yīng)用，體現(xiàn)了傾斜攝影測量技術(shù)的優(yōu)越性。目前，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)已經(jīng)在數(shù)字城市、露天礦山開采動(dòng)態(tài)監(jiān)測、地災(zāi)應(yīng)急調(diào)查、舊城改造、違法用地監(jiān)測等項(xiàng)目上開展了應(yīng)用。