无人机影像处理技术在大比例尺基础测绘工程中的重要作用

无人机影像处理技术在大比例尺基础测绘工程中的重要作用

高咪咪

西安航天宏图信息技术有限公司，陕西 西安 710000

摘要：随着经济的发展，我国的现代化建设的发展也有了改善。在倾斜摄影中，原始影像获取的重要设备是航摄平台，它在影像获取过程中有着不可替代的作用和地位。航摄平台由航摄飞行器与航摄仪组成，航摄仪的性能参数，对飞行载体提出来明确需求，飞行载体允许到达的高度、速度和效率为航摄仪提供了直观的选择依据。传统地形图测图作业方法，需耗费大量人力物力、工作强度大、效率低、操作工序复杂。近几年，新兴的无人机倾斜摄影测量技术可以短时快速获取影像数据，具有高速灵活、高效可靠、低成本高精度等优势，广泛被越来越多的行业所认可和应用。通过构建三维模型，可以将外业工作搬到内业电脑中，可以有效地提高作业效率和减少外业测量的工作。

关键词：无人机影像处理技术；大比例尺基础测绘工程；重要作用

1 无人机倾斜摄影技术的基本内涵

倾斜摄影技术的核心部分包括：飞行器、倾斜相机，POS系统。飞行器上搭载的倾斜相机，同时获取前、后、左、右、下视的高分辨率影像，搭载在飞行平台上的GPS/IMU系统获取POS数据和像控点数据，运用与设备相匹配的软件，对这两种数据进行一系列处理，最终获得实际生产中的三维模型。无人机倾斜摄影是利用无人机平台搭载多架传感器，以摄影采集的方式实现对地形垂直及倾斜角度的影像进行观测与收集工作。以此为摄影技术原则，能够全面准确地呈现出地物影像多视角信息。与传统地形测量手段相比，无人机倾斜摄影技术具有低成本、测量精度高、自动化建模、生成真实场景及多方位摄影等得天独厚的优势。在实际地形测量运用中，无人机倾斜摄影技术已经运用到各个行业领域测量工作中，将三维摄影技术的先进性展现得淋漓尽致。

2 倾斜摄影测量技术测绘大比例尺地形图流程

2.1 前期准备

目前，在前期准备工作开始过程中，首先，需要做好资料的准备，主要包括控制点成果、坐标系统、已有的地形图成果、无人机搭载传感器的明确、飞行航高航带架次数、地面分辨率以及比例尺的选择等。其次，还需要对相关的设备、仪器进行选择，通过使用无人机数码相机、校验三维模型、处理软件等，充分发挥无人机倾斜摄影测量技术的优势。

2.2 数据采集

一般情况下，在进行数据采集阶段，航空摄影过程中应该选择天气晴朗、能见度较高的天气。在进行像控点布设过程中，需要参照技术方案进行安排，可以使用无人机搭载多传感器，从垂直多个不同倾斜角度做好目标地形数据的采集，充分发挥无人机倾斜摄影测量技术的优势。除此之外，在进行空中三角测量时，需要按照测量规范做好目标区域空中三角加密测量。

2.3 模型构建

在进行三维模型构建以及数字化规划过程中，需要对目标勘测区域建模，通过建模软件获得区域网平差，得到精度较高的点云数据。此时，可以使用联机运算，有效缩短数据的处理时间，提高系统的运作速度。使用实景三维模型，能有效地确定第五位置以及相关的类别信息，减少外业测绘的工作量，得到更加科学的三维倾斜模型，全面提高人员的绘图效率。

2.4 外业测绘

在进行外业测绘过程中，通常实景三维模型能够清晰辨别第五位置和相关的信息，然而不可避免地也会存在部分拍摄盲区，例如建筑物遮挡、茂密植被的遮挡等，应该做好内业处理标记工作，实现内业外业实地调绘补测。与此同时，在完成大比例尺地形图分幅整饰工作之后，需要交由相关的检查部门检测勘测结果的准确度、属性精度、地理精度、质量等，检查其是否符合大比例尺地形图的规范，只有验收合格的地形图才能使用，进而充分发挥倾斜摄影测量技术在测绘大比例尺地形图的作用。

3 应用措施分析

3.1 有效检测地形图的精准度

在实际测绘工作中，地形图测绘出现测绘进度偏差的情况并不少见，因此对地形图的测绘结果进行精度检测十分有必要。在对无人机倾斜摄影测绘精度进行检测时，可通过设置多个散点，扩大无人机倾斜摄影精度差的检测范围，在经过反复性的误差测量与误差校正后，确保所测绘的大比例尺地形图精准度的合理性，最大限度降低测量误差。

3.2 模型的构建

三维实景模型的构建需要借助ContextCapture软件，将测绘到的地貌特点以及较为重要的特征线、特征面充分融入三维模型当中，以此提高外业测绘的深度，保证大比例尺地图有着较高的精准度。完成影像数据的加载之后，需要对相机的参数进行设置，并对当中的POS数据进行编辑。其次，引入测绘区域的控制点，并对各控制点数据的精准性进行检查，形成与实际情况相符的3D模型。此次测绘过程中采用了两台微单相机，因此应该对相机捕捉到的图像进行分开管理，设置不同文件夹，将不同相机的采集数据整理、汇总，最后保存到对应文件夹中。最后，按照WGS-84坐标系，利用原始POS数据、参数模型、大地水准面补偿模型，实现测绘区域平面的转换。

3.3 测绘质量保证措施

为进一步保证三维模型测量的精准性，无人机测绘过程中应该需要结合倾斜摄影技术的精度标准、空间测量范围进行反复测量。例如，在本次测量案例当中，无论是借助无人机获得的哪方面数据，都在事先经过了预操作，通过与操作反馈的结果对无人机的图像采集频率、飞行速度进行了适当调整。另外，无人机测绘过程中，受气候、风速等外界因素的影响，精度不准的情况难免存在。对于这种情况，可以将获得的数据作为初始数据，经过后续的测量与比对来获得更加精准的测量数据，以此保证区域地形测绘质量。模型实验方面。3D模型构建过程中，应该着重强调对数据之间联系的关注，保证所获得的区域图像信息能够得到精准呈现。文章所选案例当中，所获得的影像资料都是图片，因此存在不同图片关联性较低的问题，该问题很可能会对后期完整3D模型的构建产生影响，降低数据处理效果。因此，对于此类问题，应该将借助倾斜摄像机获得的影像信息、地面物体顶面纹理进行有机结合，对图像进行连续处理，保证获得的三维模型具有连续性，以此满足后续的处理需求。

4 结语

基于无人机倾斜摄影测量技术进行三维建模是一个复杂的过程，包括数据采集、处理分析、三维建模及数据管理等工作。项目实践证明，通过三维模型生产地形图的方法，从野外工作量、作业复杂程度、成图周期等方面明显优于传统的地形图采集，从精度方面统计，地表裸露区域能够满足1:500比例尺平面和高程中误差要求。但是，受限于倾斜摄影作业模式，无法采集被成片植被覆盖的区域的影像信息，因此这部分区域仍采用传统的外业作业方式进行地形的采集。基于无人机倾斜摄影的大比例尺地形图生产模式，在小范围测图，具有一定的实际应用价值和意义。但如何做到影像采集效率更高、三维模型精度更高、矢量采集速度更快，都需要在实践中进一步的探索和研究。

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