無人機傾斜攝影測量技術在城市基礎測繪中的應用

文會學

沈陽市勘察測繪研究院有限公司 遼寧沈陽 110004

隨著各大中城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫建設的完成，現(xiàn)勢性的大比例尺地形圖數(shù)據(jù)成為城市建設需求的關鍵?！笆濉逼陂g，地理信息與地圖制圖方面，突破了基于傾斜影像的三維城市模型自動提取技術，提高了三維城市建模和可視化效率。

1 無人機傾斜攝影技術的基本內(nèi)涵

無人機傾斜攝影技術融合了無人機技術、傾斜攝影技術兩者的優(yōu)勢，在工作原理方面也有著明顯的體現(xiàn)。該技術的實施原理是，在無人機上安裝多臺傳感器設備，在無人機飛行過程中，傳感器能夠從各個傾斜角度，對當?shù)氐牡匦蔚孛驳刃畔⑦M行采集，主要是收集影響信息，并將其保存下來傳輸?shù)降孛?。傾斜攝影技術本身具備顯著的優(yōu)點，在采集影響信息時體現(xiàn)出多方位的特點。這意味著無人機傾斜攝影技術不僅能保障影響信息的準確性和完整性，而且不需要耗費過多的人力資源，節(jié)省了一大筆費用。同時還能根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，生成三維模型，讓測繪人員更加直觀地了解當?shù)氐乩硇畔?。仿真的模擬場景，使得測繪結(jié)果更有說服力。因此，無人機傾斜攝影技術已經(jīng)成為地形測繪工作中的核心技術，是獲取地理信息的重要手段[1]。

2 關鍵技術

2.1 測量的控制

在利用無人機進行傾斜攝影測量活動以前，先調(diào)節(jié)無人機所有的指標，保證其處于理想的狀態(tài)，這樣才能提高數(shù)據(jù)測量的準確性，為三維模型準確、成功的構(gòu)建奠定夯實的根基。為此，可從下述兩個層面提升無人機測量質(zhì)量：第一，提升無人機管控點的測量精準度。第二，增添恰當數(shù)量的控制點。如果需要對房屋密集區(qū)域進行無人機傾斜攝影測量，那么要每隔150m設置一個控制點，而對于房屋相對稀疏的地區(qū)而言，可以每隔300m設置一個控制點。

2.2 傾斜攝影

從各個角度拍攝測繪區(qū)域的圖像，獲取大量有效信息。目前無人機傾斜攝影技術要求在無人機上搭載的鏡頭類型為五視鏡頭。顧名思義，這種鏡頭能夠從各個視角進行攝影，采集到的影像信息是十分全面的。同時在慣導系統(tǒng)的配合支持下，對所拍攝影像的地理坐標進行記錄。無人機的實際航飛需要考慮多種因素，尤其是航線的規(guī)劃、飛行高度的確定等，不僅受到各種因素的影響，也關乎影像采集效果。因此，要對測繪區(qū)域的實際情況有深入的了解，可以通過選擇合適的特征地物，作為參考對象，來確保影像重合度較高。在航拍工作完成后，要及時檢查所采集到的影像信息，并將沒有保存價值的數(shù)據(jù)刪除掉，例如在無人機起飛和降落過程中記錄的影像是沒有實際價值的。在實際攝影測量過程中，工作人員可以將這兩種鏡頭相互配合使用，結(jié)合不同區(qū)域的光照情況，選擇適當?shù)钠毓恻c對目標地加以圖像采集，如此便可以達成多維度攝影目標。在運用多視角攝影完畢之后，先要處理有關圖像，之后依據(jù)處理結(jié)果構(gòu)建虛擬影像，之后在視野范疇內(nèi)選取傾斜攝影影像，且把其體現(xiàn)到虛擬影像中。之后加工影像，將影像建筑物產(chǎn)生的凸起重影剪切[2]。

2.3 圖庫一體采編

利用山維EPS地理信息工作站進行圖庫一體采編工作；利用三維模型及正射影像相結(jié)合的方式進行數(shù)據(jù)采集，三維模型主要采集房屋、房屋附屬設施、屬性標注，其他地物可在正射影像上采集。兩種采集方法可以依據(jù)具體的地物情況靈活轉(zhuǎn)換。根據(jù)這兩種方式繪制出地形圖后，再野外調(diào)繪，即針對建模效果不理想的地物和有遮擋地物，內(nèi)業(yè)在判斷不準時不進行采集，同時標注出“此地物內(nèi)業(yè)無法判斷，需外業(yè)實測”的字樣，外業(yè)將核查、補測、屬性調(diào)繪同時進行。

2.4 運用空中三角測量手段作為輔助

空三加密手段建立于測繪軟件輔助的前提下，運用空中三角測量能夠密切關注地物遮擋關系以及幾何變形狀態(tài)，并且符合了多視影像聯(lián)合平差的地形測繪目標。空中三角測量設有POS系統(tǒng)，因此可以有序匹配各類的外方位影像元素。經(jīng)過匹配操作后，再去繪制控制點坐標與連接線。雖然通過無人機傾斜攝影技術采集到的影像資料具有較高的可信度，比較貼合實際，但為了確保嚴謹科學，還要對地形圖的精準度進行檢驗。因為受到各種因素的影響，地形圖中存在一些誤差是難以避免的。為了保障檢驗精度，就要選擇科學合理的檢測方式。目前常采用的檢測手段主要是在無人機航攝時，在測繪區(qū)域設置散點，用于檢查測繪精度。最后還要經(jīng)過反復的誤差測量以及校正，將誤差控制在較小的范圍內(nèi)，來提高測繪地形圖的精度。否則將會出現(xiàn)策略偏差，測繪地形圖與實際地貌差距多大，導致測繪工作所花費的精力遭到浪費[3]。

2.5 土地開發(fā)項目應用

基于無人機傾斜模型進行土地開發(fā)，首先能夠在較短的時間內(nèi)，將開發(fā)范圍內(nèi)的現(xiàn)狀以三維模型的形式固定下來，防止因加蓋擴建而導致的補償費用上的矛盾；其次，傾斜三維模型能夠?qū)⒌匚锛y理很精細地表現(xiàn)出來，在內(nèi)業(yè)僅需少量的作業(yè)人員就能夠?qū)㈨椖繀^(qū)范圍內(nèi)的地形圖和房屋矢量數(shù)據(jù)繪制出來，同時基于三維模型還能夠?qū)⒎课莶馁|(zhì)和樓層信息采集到。大大節(jié)約了外業(yè)數(shù)據(jù)采集的工作量，同時節(jié)省了大量的人力、物力和時間成本。將傾斜三維模型導入EPS軟件中，對地面附著物進行矢量化，同時基于精細三維模型進行房屋結(jié)構(gòu)、樓層和行政區(qū)劃等屬性判讀，并在SuperMapiDesktop軟件中，將相關屬性添加到房屋矢量面的屬性表中，建立數(shù)據(jù)庫。對于少量遮擋、漏測部分，通過外業(yè)調(diào)繪進行補測。

綜上所述，地形測繪工作能夠創(chuàng)造極大的社會效益，得到的地理信息為社會生產(chǎn)建設提供了指導，也便于國家開展國土管理工作。近年來，我國地形測繪工作水平有了極大的提升，這離不開無人機傾斜攝影技術的支持。與傳統(tǒng)的地形測繪方式相比，利用無人機傾斜攝影技術進行信息采集，無疑具有更高的效率。而且采集到的影像資料準確可靠，具有較高的參考價值。