倾斜摄影测量在1:500全要素地形图的应用

倾斜摄影测量在1:500全要素地形图的应用

黄嘉乐

广州市城市建设工程监理有限公司 510060

摘要：根据多个1:500地形图测绘项目经验结合在作业过程中碰到的难点，总结了以下倾斜摄影测量作业方法，为类似项目提供经验与借鉴。

在经济建设大力发展的今天，全要素地形图在设计规划成为不可或缺的一部分。而在传统人工测量采集中，经常遇到山路难走，GPS信号不稳定，数据采集效率慢等问题。而利用无人机倾斜摄影测量可以高效规避传统全站仪、GPS在地理信息数据采集中遇到大部分困难。

关键词：测绘；无人机技术；倾斜摄影测量；实景三维模型；

前言：

随着市场的变化和技术的迭代，无人机技术也愈发成熟。多旋翼无人机和高清五镜头相机的普及使得无人机在空中越来越稳定，像素也随之提高。于是利用无人机技术参与到全要素地形图采集，成为测绘基础数据采集中的重要力量。

1.倾斜摄影测量的原理

多旋翼无人机至少需要搭载4个旋翼和电机，使得无人机在空中能以较为稳定的姿态飞完航线。而在倾斜摄影测量中还需要配备大功率电池（一个架次续航20分钟以上），高清五镜头相机和集成RTK模块。作业前务必检查镜头状态是否清晰。摄影测量属于前方交会，像控点、光线强度、航飞高度是影像模型精度的重要因素，因此航飞前我们需要做好控制加密。而像控点设计需要根据测区均匀分布（间距200-400米最佳）且不仅要参考平面均匀，高差较大的山体也需均匀布设像控点。在选择像控点位置需要注意避开遮挡物、电线、阴影处。充分参考地面底色，尽量选择色差明显的喷漆或像控板。像控点长宽需根据航飞高度的增加而扩大。

2.航测技术的优势及缺点：

无人机倾斜摄影测量具有快捷高效的特点，用自动化技术代替大量人工作业，有效减少出错率以及降低降低项目作业成本。为了提高分辨率，航飞前检查测区最高点高度，无人机真高相对于被摄物保持30米以上（为避免像片重叠度不满足，模型空洞），像片重叠率至少达到70%。摄影测量受光线影响，无人机飞行姿态受风速影响，航测数据采集受植被遮挡影响。为降低航测成果对地形图采集影响，需尽量在晴天，风速小的天气下选择航飞，并提前规划好航线。在确保航飞高度安全，满足旁向重叠度的前提下，尽量降低航飞高度，提高像片分辨率。倾斜摄影模型地面分辨率不得低于下图。

3.空三加密与建模的概述

对于目前市场上大部分空三软件，通常是利用影像自动匹配出航向和旁向的点，将测区中各航带归到同一坐标系中，拼凑成一个松散的测区，确认每张像片的外方位元素和地面点坐标的大概位置。然后根据像控点解出每张像片的外方位元素和地面点坐标。倾斜摄影测量三维建模以倾斜影像为数据源，集成倾斜影像与下视影像数据进行平差计算，构建三维环境。实景三维建模的关键技术有数据预处理、倾斜影像区域网联合平差、点云密集匹配、不规则三角网构建、纹理映射及三维建模等。其中，关键点是倾斜影像联合平差、纹理映射和实景三维模型的自动构建。而在刺点过程中，像片应优先选择拍摄角度较为平面，色差较为明显的像片。为了降低刺点中误差，应尽可能刺点大于20张照片。

4.航测成果实景三维模型的概述

高精度实景三维模型主要是借助于各种不同计算机软件将POS点、像片、像控点以及坐标空三建模的成果。实景三维模型具有可视化、通视优、高效率、便捷采集等特点。可用作于室内裸眼测量采集，借助于航测相关软件，可直接在实景三维模型上进行全要素采集以及数据编辑。根据需要将模型成果转化为正射影像，辅助于数字平面线画图采集过程中。

5.航测数据采集的概述

5.1矢量化过程

从模型转变为测绘成果，是栅格化转换为矢量化的过程。作业人员需将模型以及原始像片导入航测采集软件按照相关规范进行全要素采集和图式整饰。在建模过程中灌木丛植被通常会呈现“扁平化”，采集过程中我们需要避免错误高程。受限于环境因素，较少部分出现模型拉花以及测量盲点等情况，则需要野外调绘补充采集。

5.2采集精度的保证

受多种因素影响，实景三维模型也存在一定误差，所以作业人员在采集过程中需要多方检核，减少采集误差。在采集居民地过程中，需开启模型吸附，借助模型房屋墙面，参照房角垂直辅助线，参考原始照片等多种方法规避模型房屋出现的坑洼问题。而在地物采集中需从多角度进行观察捕捉，避免从顶视角度误判地物主体和地面高程。采集软件尽量不使用降帧运行的测绘软件，多切瓦片（50*50）分块采集，提高采集精度和运行速度。

5.3成果编辑及入库

根据不同项目设计要求，使用相对应的测绘软件将采集成果进行格式转换，矢量数据挂载以及入库。采取自动化和手动化相结合的方式，将野外调查数据匹配到矢量数据中并充分利用DOM对成果进行检查。

6.航测数据外业调绘主要内容

实景三维模型受光照、风力、信号、拍摄角度、环境因素、空三计算等影响，模型可能存在建模失败，拉花，偏移，测量盲点等问题。在完成DLG成果后，需借助人工调绘或点云数据进行比对，需检验内容如下：

(1)树木：受树冠遮挡，树干偏移或物建模。

(2)建筑物：街巷过窄，测量盲点，飘阳遮挡房屋建基。

(3)高程：树荫底与水底高程无法采集。

(4)零星点状物：路牌与路灯建模失败，或模型漏采集。

(5)线状地物：电线与通讯线区分不清，地类界分界模糊。

(6)其他信息：门牌号与街巷名称无法从模型获取。

7.结语

结合项目实际需求，作业前需充分了解测区环境因素以及当地空域申报流程，根据不同项目要求作出方案修改。

参考文献：

①《1：500_1：1000_1：2000地形图航空摄影测量内业规范》(GB/T 7930-2008)

②《低空数字航空摄影测量内业规范》(CH/Z3003－2010)

③《数字航空摄影测量空中三角测量规范》(GB/T 23236-2009)

④《数字测绘成果检查与验收》(GB/T 18316-2008