基于倾斜摄影的三维测图技术研究

基于倾斜摄影的三维测图技术研究

相玲玲

黑龙江文图测绘地理信息有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市 150060

摘要：在当下科学技术水平不断提升的过程中，无人机航测技术也得到了更好的发展与提升，尤其是无人机航测技术在地形图测绘中的应用能力不断提升，与之带来了更为高精度的地图、更为专业的地理地质方面的信息，应用的广泛程度也在不断提升。当前的无人机航测技术以无人机的正射影像为基础，在实际的工作过程中采用了内业编辑成图和外业调研测绘的方式相结合，最终形成测绘图。这种方法是当前比较成熟的技术、应用相对而言也是十分广泛的，但是其存在着业内测图时大量的位置信息需要进行处理，包括了建筑物的层数等还需要外业测绘工作与之进行补充，这也就带来了更大的工作量。而本文进行介绍的是基于上述大比例尺地形图测绘过程中出现的一系列的问题进行相应的分析，提出利用无人机倾斜摄影技术进行高效的数据信息的获取工作，从而进行三维立体模型的分析工作，从而保证更高精度的地形图的获取。这样在实际的工作过程中进行业内采集工作即可，可以获得大量的地物属性信息，在实际的野外测绘工作中大大减少了实际的工作量和工作的难度，也能够在高程上获取更多的数据信息，提供相关工作更大的便利性。

关键词：倾斜摄影；三维测图；技术

1研究区与数据概况

本次选取的研究区位于温州市文成县东部的实验区域，面积约为1.2km2，此研究区域内的地形特点为有着较大的地势起伏，在小范围内具有着较强的区域代表性，平均海拔约90m，最高处约205m，最低处约49m。

2倾斜测图分项试验

2.1技术路线

本文的研究范围是从研究区域内进行像控点密度、影像分辨率、测图方式三个方面的研究工作，从而进一步选择温州地区生产实际相结合的主流技术与硬件手段，探索温州山区城镇1∶500大比例尺地形图无人机航测技术倾斜摄影的使用，从而在后续的地图测绘与相关的工作中提供便利的技术设备条件。采用了TTAHQ5B相机、相对航高200m、航向与旁向重叠为75%，航片地面分辨率为3cm的条件下进行测量的工作，进行主要的技术流程的控制工作，重点开展了无人机航摄、像控点不舍、倾斜空三解算等工作，记录相关的参数数据，从而为后续的三维图的测量工作奠定坚实的数据基础，为后续的工作提供了保证。

2.2不同像控点密度及布设方式

空三角精度受到了多方面的因素的影响，在实际的测量工作中航摄的重叠度、当时测量过程中的天气情况、相机本身的成像质量、像控点的分布情况等都是非常重要的影响因素之一。在实际的测量工作中利用像控点抽稀的具体工作方式针对于与实际的像控点密度工作进行科学有效的分析工作，布设方式采取了高精度的品字型的布设方式，然后在其测量区域内保证其设点的均匀性和有效性，在刺点误差等方面保证误差控制的一致性，从而在后续的测图误差的分析和客观地貌的情况说明中进行分析与控制的工作，减少误差的出现。在小区域内的空三角解算中，应该对于像控点的密度进行提升，然后尽量减少像控点的残差方面的影响，也使得后续的检验过程中保证残差的精度。为了进一步在精度方面进行提升，就需要在研究区域范围之内选取了多个采样点进行控制，然后建立三维模型进行对比分析工作，从而保证工作的精度与有效性。

从实际的不同面的应用分析中发现了，18个、9个、5个像控点3套数据中18个像控点的数据精度最高，但是从整体的情况上进行控制，数据的整体精度上差别不大；18个和9个像控点的采集数据高程上面的误差较小，而五个像控点的数据中就出现了超过二十厘米的高程点。因此在空三精度方面的控制应该进行密度更加均匀的像控点的分布，从而提升布设的实际工作效率，提升测量的精准度。

从研究区的实际角度出发进行分析，将5cm及3cm分辨率的模型数据进行对比工作，在实际的应用中仇隙工作中的初始条件和解算的方法都处于着一致的状态上，为了更好的保证工作的精度和数据的对比性，三十个采样点进行了实测的数据分析，也保证了精度方面的对比。

通过实际的分析和控制发现，在对比了不同分辨率模型中进行测图工作，在平面和高程的精度方面都能控制在7cm以内，而在实际的实验中发现除了像片的分辨率不同之外，其他的因素方面都是相同的，因此在实际的测量图方面都是因为像片的不同分辨率上引起的，需要从客观的因素上进行分析工作，在实际的客观条件下，三维图的测绘工作应该保持着较高的精度和分辨率。

2.3不同测图方式对测图精度的影响

为了对于不同的测图方式进行精度方面的影响和控制工作，需要在工作中进行实景测量的对比工作，天际航实景三维测图系统、TSD3Dmapper倾斜摄影测图系统及EPS三维测图系统这3款倾斜测图软件对于测图工作效率和效果进行分析，对于不同形成的三种图形进行比较工作。

从三种不同的图像方面进行分析工作，原始像片的测图方式的清晰度是比较高的、地物的表示方面也比较完整，在测图的过程中可以通过对于倾斜原始像片的提取、近地面的影响进行分析工作，从而得到更多的地形、地物的信息；倾斜模型裸眼的测图工作是通过在直接调用三维模型进行地物采集、三维和二维的联动工作，也可以在实际的测量和分析的过程中将二维和三维的测量工作融为一体，这样的实际工作过程中建立起的模型更加真实、地物廓线的设置更加的清晰和准确，从而获得了高精度的信息，但是在实际的技术分析方面有着较高的技术要求，也就导致了在实际的工作中容易出现了因为技术和人员的素质不达标而出现的绘图质量不佳的问题。在相关的图形和实验分析中发现，倾斜模型裸眼测图和三维模型立体测图相较于原片测图具有着更高的质量，作业的效率也相对而言是比较高的，可以在实际的工作过程中进行地物特征的综合运用的工作，充分发挥三种图形的优势所在。

从研究区域内进行综合分析工作，选取了三十个平面和高程的采样点进行了实测的分析工作，三种测评图在方式精度上差别不大，造成的地形方面的差异可以从三维平面的表面不平整上进行分析工作，导致了一些差异，容易出现了房屋墙体的扭曲、偏移等，还需要进行下一步的软件修正工作，提升绘图的精度。

3倾斜测图综合试验

为了从实验研究的过程中得出相应的结论，从温州文成县的试验区进行分析工作，采用六旋翼航测无人机搭载TTAHQ5B相机进行航摄测量的区域范围是比较大的，在实际的测绘工作中分为了三个区域进行了航拍工作，飞行了33次，相对的高度为200m，航向与旁向重叠率均达75%以上，像片地面分辨率为3cm。为了进行更为精准的测量工作，结合以往的工作经验应该进行像控指点的均匀布设工作，间距为650m、共设置了54个像素点。在野外测量的过程中，一般采用了国家大地坐标的形式，然后选择国家高程基准。为了满足实际的绘制工作的要求，应该将其要素进行矢量化的采集工作，然后根据实际区域范围内的相关测绘补测的工作，以便于在后续的绘图修正中利用相关的数据，然后针对于野外打点实测的工作，提升作业工作的能力。

4精度分析

对于试验区的测绘结果等从数学分析的角度进行精度的评定和分析工作，就应该根据相应的规范进行选取的测绘区的14个图进行检查工作，然后进行整体性的分析工作，做好最终的计算等。最终测得有效平面点283个、高程点306个，最终计算得到14幅图平面中误差最大为0.074m，最小为0.046m，平均为0.059m;高程中误差最大为0.111m，最小为0.037m，平均为0.064m。相关的误差参数等是满足了城市测量规范的要求。实验的结果是有效的，可以在后续的工作中采用。

结论

在本次的实验中，以实验区域进行精度分析测绘工作，对于技术方案等进行探讨工作，在后续的技术提升中还需要针对于出现的变形等问题做好模型与激光点云数据的结合工作，大幅度提升作业的精度。

参考文献：

[1]张久龙,于胜文,刘尚国.低空多旋翼无人机大比例尺测图精度可行性分析[J].北京测绘,2019(1):34-38.

[2]周晓敏,孟晓林,张雪萍,等.倾斜摄影测量的城市真三维模型构建方法[J].测绘科学,2019(9):159-163.

[3]邓清军,张士武,徐邦鑫.无人机倾斜摄影技术在农村不动产确权中的应用[J].北京测绘,2018,32(2):225-228.