基于傾斜攝影測(cè)量的礦山地形測(cè)量模型精度評(píng)估

傅 毓

（廣西壯族自治區(qū)地理信息測(cè)繪院，廣西 南寧 530000）

傳統(tǒng)的三維建模技術(shù)有著成本高、效率低、紋理數(shù)據(jù)不足的缺點(diǎn)，近年來隨著科技的發(fā)展，采用無人機(jī)的傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)開始展現(xiàn)，在無人機(jī)上安裝多個(gè)相機(jī)和傳感器，從多個(gè)角度來獲取目標(biāo)位置的圖像，并且通過無人機(jī)的飛行，建立起一個(gè)三維模型，雖然傾斜攝影測(cè)量具有成本低、高效率的優(yōu)點(diǎn)[1]。但是對(duì)于傾斜攝影測(cè)量的三維建模的發(fā)展尚不完善，針對(duì)這個(gè)問題，我國已經(jīng)開始研究，并且得到了不小的成果，在傾斜攝影的無人機(jī)上安裝姿態(tài)定位系統(tǒng)，緩解了傾斜攝影測(cè)量中出現(xiàn)的景象扭曲的問題，傳統(tǒng)攝影測(cè)量對(duì)于影像獲取缺乏，并且對(duì)于被測(cè)物的數(shù)據(jù)難以采集和計(jì)算，在采集后進(jìn)行的三維建模中，傳統(tǒng)攝影在三維建模中也要花費(fèi)大量的成本，而傾斜攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)得以彰顯，使得近幾年來使用傾斜攝影測(cè)量的領(lǐng)域不斷增多，如：城市規(guī)劃、地質(zhì)測(cè)量、礦山開采。盡管傾斜攝影測(cè)量的應(yīng)用廣泛，并且優(yōu)勢(shì)明顯，對(duì)于攝影測(cè)量技術(shù)的評(píng)估方法，還存在著問題，傳統(tǒng)的精度評(píng)估方法，對(duì)于樣品的選擇缺少具體和針對(duì)性的篩選，導(dǎo)致傳統(tǒng)的精度評(píng)估方法，樣品本身就存在著錯(cuò)誤率，樣品之間具有相關(guān)性，難以保證樣品的精度，以及精度評(píng)估的可靠性。

1 傾斜攝影測(cè)量的礦山地形測(cè)量模型精度評(píng)估方法

1.1 確定區(qū)域內(nèi)樣品量

以被測(cè)的區(qū)域作為整體，同過公式（1）來計(jì)算出區(qū)域的樣品量P，而后計(jì)算出被測(cè)區(qū)域的樣本量。

在（1）公式中，i表示類型的序列數(shù)，m表示類型的種數(shù)，而pi表示類型的預(yù)計(jì)錯(cuò)誤率，wi表示面積權(quán)重。通過（1）來確認(rèn)區(qū)域中的樣品量。確認(rèn)整體的樣品量，是對(duì)于精度評(píng)估方法樣品的選擇中的基礎(chǔ)步驟，確認(rèn)了樣品量后才能方便后續(xù)的樣品篩選過程。

1.2 分層抽樣

在選擇樣品的過程中，為了保證樣品所反映的精度準(zhǔn)確，在抽樣中，應(yīng)該采取分層抽樣方法，在確定區(qū)域中，所展現(xiàn)的不同地形，地貌，進(jìn)行分層抽樣，確保樣品中，包括不同的地形，以測(cè)試傾斜攝影測(cè)量的精度，傳統(tǒng)的精度評(píng)估方法進(jìn)行隨機(jī)抽樣，對(duì)于測(cè)量方法的某些不足的地方，缺乏全面的評(píng)估，樣品量的優(yōu)化計(jì)算公式，以及抽樣方法，解決了樣本量的定量問題，避免了隨意定值出現(xiàn)的抽樣強(qiáng)度的不同問題，并且保證每個(gè)類型都有樣本，使精度評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)合理。

1.3 關(guān)于樣品相關(guān)性分析

對(duì)于樣品中的相似性，進(jìn)行進(jìn)一步的分析，所使用的樣品，越是相似，越不具備代表性，大量相似的樣品將會(huì)影響評(píng)估的精度。相似的樣品也使得精度評(píng)估的方法不可靠。要將分層后的樣品進(jìn)行重新的評(píng)估，將每一層的樣品數(shù)據(jù)計(jì)算Local Moran's I指數(shù)。該指數(shù)可以用具體的數(shù)字來呈現(xiàn)各個(gè)樣品中的相似程度，在Local Moran's I指數(shù)中設(shè)置一個(gè)合理的閥值，幫助在采集樣品時(shí)對(duì)于樣品的篩選，提高取樣效率。

1.4 精度評(píng)估

樣品的尺寸以及其參考數(shù)據(jù)采用Google Earth的相同時(shí)期的高分影像，但因?yàn)閰⒖紨?shù)據(jù)的分辨率過高，對(duì)于樣品要進(jìn)行判斷，對(duì)于傾斜攝影測(cè)量所得出的具體樣品，分辨率低于參考數(shù)據(jù)，導(dǎo)致高分影像中包含多個(gè)地表的類型。

對(duì)于樣品的真實(shí)性，要進(jìn)行必要的判斷，根據(jù)真實(shí)類型，判斷樣品，推斷樣品是否真實(shí)，或是錯(cuò)誤樣品。錯(cuò)誤樣本的真實(shí)類型采用面積占優(yōu)原則確定，即樣本像元范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的高分影像中面積占比最大的地表類型就是該像元的真實(shí)類型。在保證了樣品的可靠性后，根據(jù)樣品的數(shù)據(jù)，以及樣品的檢驗(yàn)結(jié)果，三維模型的建立結(jié)果，需要將其建立一個(gè)混淆矩陣（2），通過計(jì)算機(jī)的混淆矩陣，計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，最后對(duì)于進(jìn)行對(duì)傾斜攝影測(cè)量的礦山地形測(cè)量模型精度評(píng)估。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

使用傾斜攝影測(cè)量的礦山地形模型對(duì)于本文算法和傳統(tǒng)算法的樣品進(jìn)行對(duì)比性試驗(yàn)，傾斜攝影測(cè)量的樣品在300m×300m的測(cè)區(qū)中進(jìn)行，構(gòu)建了三維模型，并對(duì)比二者的精度，在不同的精度評(píng)估方法中，使用KAPPA的指數(shù)，對(duì)評(píng)估方法的誤差率進(jìn)行改善。對(duì)于樣品的可靠性，以及樣品的準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，傳統(tǒng)精度評(píng)估的方法對(duì)于樣品誤差較大，本文所使用的精度評(píng)估方法，對(duì)于樣品本身誤差小，可靠性高，而且本文所采取的樣品的篩選，將會(huì)提高樣品的代表性。讓樣品可以明確的表現(xiàn)傾斜攝影測(cè)量中出現(xiàn)的不良問題，在實(shí)驗(yàn)中使用的傾斜攝影測(cè)量對(duì)礦山地形測(cè)量模型的精度評(píng)估，給出了準(zhǔn)確的評(píng)估數(shù)據(jù)，在使用Local Moran's I，計(jì)算篩選了樣品的相關(guān)性，也保障了樣品選擇的效率。

圖1 三維模型精度對(duì)比圖

3 結(jié)束語

本研究針對(duì)目前測(cè)量模型精度的評(píng)估方法進(jìn)行了方法的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)過程采用傾斜攝影測(cè)量的礦山地形模型，作為評(píng)估模型，經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，本研究的精度評(píng)估方法，樣品誤差率低于傳統(tǒng)的精度評(píng)估方法，希望能對(duì)測(cè)量模型精度評(píng)估方法研究提供參考價(jià)值。