無人機傾斜攝影測量技術的三維建模與精度分析

劉 振

(湖南高速鐵路職業(yè)技術學院，湖南 衡陽 421002)

1 概述

傾斜攝影測量技術是現代信息技術飛速發(fā)展的技術結晶，由于其在精度以及效率方面優(yōu)勢突出，被當今社會生產建設的許多領域廣泛利用。相較于傳統(tǒng)測量技術的不同，傾斜攝影測量主要就是在無人機設備上安裝數據采集攝像頭及探測傳感器，對外形復雜的目標進行外觀掃描及數據信息采集分析。但隨著無人機技術的發(fā)展與信息技術的進步，使得無人機遙感技術與前傾斜攝影測量技術可以更完美的結合并應付更復雜的情況，使應用范圍更大，對復雜情況的適應能力更強，在測量精準度方面提升效果非常明顯。

2 無人機傾斜攝影測量技術介紹

無人機傾斜攝影測量主要是通過無人機遙感技術與傾斜攝影測量兩種技術來實現。

2.1 無人機遙感技術

即通過無線電操控安裝有拍攝設備的無人機，按照預定任務航線航行拍攝測量目標，快速大量的獲取目標物的表面數據信息，同時將數據信息傳輸到地面設備進行分析處理、建立模型，在現代測量領域應用優(yōu)勢明顯。

2.2 傾斜攝影測量技術

傾斜攝影測量技術利用裝有多鏡頭高清相機的飛行設備對測量區(qū)域的各個攝點從5個方向(垂直、前視、后視、左視、右視)進行影像研究，并生成三維實景模型，能夠直觀的對拍攝目標的平面位置、外形狀態(tài)、立面、側面、橫斷面、地形起伏等進行詳細描述及研究，大大提高了傳統(tǒng)攝影測量的豐富性。傾斜攝影測量的影像數據可以比較直觀的呈現測量目標的外表實際情況，還能夠與GPS定位技術靈活結合使用，將所測量項目的地理及屬性信息在影像中進行標注體現，給用戶更豐富的使用體驗，使該技術的應用范圍更加廣泛。

2.3 無人機傾斜攝影測量的特點

1)反映地物實際情況并且能對地物進行量測。

通過無人機傾斜攝影測量技術進行測量作業(yè)可以得到目標外觀的三維數據信息，這些三維數據能夠更真實的反映目標，與傳統(tǒng)制作的模型相比較真實感更高。

2)效率高、成本低。

無人機傾斜攝影測量技術能夠在作業(yè)中快速自動化的進行三維建模，大大縮減工作周期，提高建模效率，有效降低成本。

3 在實際工程中的應用

3.1 項目概況

本次項目測區(qū)為某平原地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)地籍測量，測區(qū)面積約5.75 km2，測區(qū)內的地形高差約8 m，人口稠密，建筑物的密度比較大，建筑物高度變化大，最高可達48 m，傳統(tǒng)測繪技術無法達到任務要求，故采用無人機傾斜攝影測量技術，對目標進行1∶500不動產測繪成圖作業(yè)。

3.2 制定方案

1)設備準備工作。本次航測將實用的設備是大疆M600pro型號無人機，搭載睿鉑DG4pros五鏡頭傾斜相機，鏡頭像素均為3 000萬像素。為保證飛行安全，作業(yè)飛行高度要有預留高度，此次飛行高度設置為90 m，為了提高建筑物的重疊度，航向和旁向的重疊度分別設置為85%和80%。

2)像控測量工作。本次作業(yè)將在測區(qū)內布設125個像控點，像控點的間距為250 m。實際作業(yè)中使用到像控點只有75個，剩余的像控點會作為檢查點。像控點的布設要注意以下幾點內容：a.以區(qū)域網為基礎布設像控點，布設順序為先外后內，先在區(qū)域周圍布設，再在區(qū)域內布設，像控點全部布設為平高點；b.控制點要均勻布設，每平方千米的像控點數量不少于20個；c.像控點的布設要根據航線計劃圖與村落情況進行，各個村落要均勻布置不少于5個像控點。

3.3 傾斜影像采集

作業(yè)前了解分析天氣狀況，避開降水大風天氣，選擇恰當時間檢查好設備，按照預設航線進行航攝操作，盡量保證航攝任務在同一氣象條件下完成。

3.4 影像處理

對航攝影像進行格式轉換、像素 質量、色彩平衡、航向與旁向重疊度等檢查處理，然后將數據導入Photoscan軟件，就可以對拍攝的影像進行自動空三處理、密集點云生成、自動映射紋理模型，最終生成具有影像紋理的三維模型，見圖1。最后利用EPS軟件進行三維模型線劃圖采集。

3.5 精度分析

為檢驗通過利用無人機傾斜攝影測量技術生成的三維模型的精度，在測區(qū)內選擇10個檢查點，利用RTK技術在測區(qū)測量這些點的坐標(真值)，然后在模型上讀取這些點的坐標(計算值)，取兩者的差，統(tǒng)計結果見表1，最后得出三維模型的精度。

表1 精度統(tǒng)計表 m

通過對上面三維模型統(tǒng)計表的分析可知，該工程項目的三維模型平面誤差最大是0.329 m，中誤差經計算后為0.07 m；高程的最大誤差為0.362 m，中誤差0.09 m，該精度誤差符合測繪規(guī)范的要求，此次測量作業(yè)有效。

4 結語

根據上文敘述分析，無人機傾斜攝影測量技術作為當今工程建設中先進的測繪建模技術，其在城市建設中的應用，使得項目測量精度與測量效率大大提升，而且影像質量比較高，逐漸成為當前測繪工作的關鍵方式，受到測繪人員的高度認可，應該推廣利用促進該技術的完善，不斷推進我國測繪事業(yè)發(fā)展。