无人机倾斜摄影裸眼三维地籍测图方法研究

无人机倾斜摄影裸眼三维地籍测图方法研究

陶毅

  辽宁省自然资源事务服务中心  110034

摘要：无人机航拍技术因起消耗成本相对较低、测绘速度持续提升、精度高等优点，已广泛应用于测绘的各个方面。针对无人机倾斜摄影技术，选择配备的DG3的倾斜摄影相机翼无人机完成对数据的采集，并使用ContextCa-pture软件完成三维实景模型的设置。将建立的三维真实模型作为本文研究对象，适宜无人机倾斜模型等多种三维地籍图获取方式完成对地籍图的有效测绘，同时适宜检查点完成对多种地籍图采集方式数据的逐一核对。结果显示，地籍数据所采用的采集模式不同最终获得的精度也存在差别。其中，采集壁法以及TIN网辅助绘制法的误差要比5cm低处很多，可以满足地籍图系统制图精度要求。

    关键词：无人机；倾斜摄影；三维建模；检查

1.无人机倾斜摄影建模

1.1倾斜摄影测量原理

最初的倾斜摄影是在有人驾驶的飞机上进行的。测量主要的责任是完成对建筑表面相关纹理信息的采集，然后对数据进行整理，并添加三个模块对数据进行处理，完成多角度地形特征场景的构件。随着技术的发展，现在倾斜相机可以配备3到5个镜头传感器。测量员能够飞机完成多种镜头传感器的防止，起本身会在垂直2制4个倾斜角度的方式完成对数据的采集，随后针对数据完成多图像匹配的校正，完成对人体立体视觉的充分模拟，设置三维地理模型。

1.2倾斜摄影测量技术具备的优势

与传统航空摄影测量相比，倾斜摄影不但能够适宜无人机等飞行平台让数据精准度得到提升，而且在拍摄过程中还记录了高度、航向、速度等参数，便于测量人员及时调整角度，获得所需的地理信息。无人机的使用是一种创新的摄影方法，也能够对自动三维建模图像在数据采集上提出的要求给与充分满足。使用斜向摄影测量，不但能够得到基础的地形及地物信息，还可以采集地面起伏、建筑纹理、地形空间等数据。由于起具备较高的分辨率，能够完成对精细三维模型。地理信息的构建。

2.裸眼三维地籍制图方法

实景三维模型具有可测量、多角度、直观等特点，具有较强的地理表现能力。针对无人机倾斜摄影设计到的裸眼三维制图方式呈现出多元化，其中包含多种采集方式。针对地籍成图所具备的精度以及在效率上提出的要求，按照当前生产的具体情况，本文将裸眼三维地籍成图特征所适宜的点采集法和墙采集法以及TIN网辅助绘图法和自动房屋提取法进行对比分析。

2.1特征点采集方法

特征点采集起本身属于三维模型数据获取中经常会使用的到的一种方式方。在对地籍图数据进行采集过程中，通过确定建筑物边界点的位置进行向量化数据采集。这种方式目的是切实使用倾斜模型所具备的多角度测量等优势，从而完成对边界点位置的快速确认，完成对地籍图的矢量化操作。并且，通过多项生产实践，这种方式在一些房屋模型缺失以及变形的过程中无法使用，且该方法绘制繁琐，需要先收集特征点，再参照模型绘制，效率较低。

2.2墙体收集法

采集墙法是在倾斜模型中，通过采集每个建筑墙体的两个点来确定墙体线的方法。在实践中，所有的房子墙壁线条都是顺时针或逆时针收集的，以完成绘图。这种方式脱离了矢量数据获取方式对于角点产生的依赖，实现了数据采集模式的拓展。同时，当建筑模型部分缺失或变形时，该方法的精度被制约限制，因此无法对生产需求给予满足。

2.3 TIN网辅助绘图

利用倾斜模型中大量不规则分布的点构建TIN网络。通过对墙面TIN网络模型进行观察，在测点集中的区域选取特征点，构建房屋结构线的主体，实现房屋的绘图。这种方式能够使用对白膜观察的方式达成对建筑特征点的最终选择，也能够使用TIN网以及倾斜白模去完成使用。

2.4房屋自动提取方法

这种方法主要依靠制图软件。其基本原理是过滤合适的标高形成房屋剖面图，利用软件自动提取算法完成对房屋水平切线的提取，然后自动绘制地图。

3.验证实例

3.1调查区域概况

本实验在房地产产权调查项目中选取了一个村庄，面积约2.5km2。结果的精度要求边界位置误差为±5cm。试验区住宅用地呈散列型分布，中间为密集住宅小区。

3.2航空摄影的实施

本次航拍任务中，Synvertical大鹏CW-10垂直起降完成翼无人机配备Risplin DG3五件套数码相机实现对数据的采集。无人机巡逻航速72km/h，单架次飞行时间可以达到60min，具体飞行的架次为三架，相对飞行高度179m，航线重叠可以达到75%，侧像重叠可以达到70%，地面分辨率0.024m，照片间距30m，航路间距为52m。航线规划需要对航拍区域当前的覆盖范围给予满足。同时考虑倾斜模型在造型上提出的要求，针对航拍区域予以外扩。外扩范围应根据本次试验的相对行高确定，约为180m，因此应以180m外扩为航拍范围。

根据项目要求设置了调查区域的航空摄像控制点。本次测试目的是获得房屋以及其附属设施的数据。在设置图像控制点标志时，场地上喷涂长30cm、宽10cm的红色油漆，中心喷涂直径3cm的白色圆形标志。标识的布局距离控制在100米以内，成对排列，共设置60个控制点，覆盖整个区域。

3.3空三解与真实建模

利用ContextCapture软件完成斜面摄影数据空三解和实景建模。

3.3.1排空三溶液

空三解决方案包括数据源输入、图像控制点倾斜和空中三角剖分。空三解中最重要的是刺点，其中下视镜头中的控制点最清晰，变形最小。由于本次设置的控制点起长0.3m，宽0.1cm的一种红十字漆，地面的分辨率可以达到0.025m，照片力可以看出起像素为长12，宽4。空三解结果的模型误差为±0.025m，即一个像素的误差。由于有一个用控制点修正模型的过程，控制点平面内的误差仅为±0.006m。

3.3.2真实场景三维建模

试验区三维数据模型的制作应用三台计算机完成，共耗时60h。

3.4裸眼三维地籍测绘

从垂直以及倾斜等多种角度完成图像的获取，构成倾斜模型。为了构成模型基础，根据房地产的操作方法和技术规范，采用了清华汕尾EPS、SV360以及3Dmapper等软件。按照这三种软件所具备的特点，需要适宜多种倾斜模型完成对所需数据的采集，最后得到成地籍制图矢量测量数据。

3.5精度分析

本文采用全站仪测量的50个建筑角点可直接作为边界点。采用特征点采集、墙体采集、TIN网辅助制图、房屋自动提取等方法完成对这一区域房屋地籍图的绘制。在相同倾斜的模型区域，因为倾斜模型数据采集和模型构建等几点内容对其产生的影响是相同的，因此多种地籍数据所采取的采集方式能够得到的精度不同。其中，采集壁法以及TIN网辅助拉图法产生的误差低于5cm，满足精度要求。墙体采集法和TIN网辅助绘图法全部都是针对建筑墙体去完成对墙体线数据采集方式的确认，对墙体线有较好的拟合精度。因此，该方法的应用范围较窄。建筑物的自动提取方式主要是依靠制图软件所具备的能力。当前软件自动提取边界点产生的差异较大，精度无法得到保障，因此极少被使用。
结语

通过对调查区域的整体测绘分析，发现倾斜摄影在固定翼模式下完成拍摄的高分辨率图像所构成的三维模型可以对调查项目提出的精度要求予以满足。此外，该方法采用了无人机倾斜摄影与现场数据测量相结合的方法。

参考文献

[1]赵远。基于无人机倾斜摄影的城市区域大比例尺快速测绘[J].测绘技术装备，2018,20(4):38-41.

[2]李鸿浩.倾斜摄影测量在大比例尺地形图测绘中的应用[J].居社，2019(6):174.

[3]马静，石英.倾斜摄影测量在大比例尺地形图测绘中的应用[J].测绘标准化，2017,33(3):46-48.

[4]罗锋，黄振陀.基于无人机倾斜摄影测量的大面积房屋调查——以广州市西区房屋现状为例[J].工程测量，2019,47(3):55-58.