无人机倾斜摄影测量技术的应用与精度分析

发表时间:2021/1/4   来源:《科学与技术》2020年9月第26期   作者:黄楠 李志林 王光耀 吴曦 范功坦
[导读] 无人机倾斜摄影测量技术当下被广泛应用,为了确保其应用的价值,保障测量的精准度,本文选择就无人机倾斜摄影测量技术应用及精度,
        黄楠  李志林  王光耀  吴曦  范功坦
        北京中量智汇科技有限公司  北京市  100176
        摘 要:无人机倾斜摄影测量技术当下被广泛应用,为了确保其应用的价值,保障测量的精准度,本文选择就无人机倾斜摄影测量技术应用及精度,这一论点进行分析和研究。探讨提升无人机倾斜摄影测量精准度建议,力求为相关企业以及单位和工作人员,提高理论参考意见。
        关键词:无人机;倾斜摄影测量技术;应用;精度
1.无人机倾斜摄影测量原理
        倾斜摄影技术是国际摄影测量领域近十几年发展起来的一项高新技术,该技术通过从一个垂直、4个倾斜共5个不同的视角同步采集影像,获取丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理。它不仅能够真实地反映地物情况,高精度地获取物方纹理信息,还可通过先进的定位、融合、建模等技术,生成真实的三维模型。实现倾斜摄影测量的方法有多种,本文讨论的是采用多旋翼无人机搭载小型化5镜头倾斜相机方案。
2.无人机倾斜摄影测量技术的特点分析
2.1精准度较高
        测图成果以及模型的精准度,受到详细相控点以及分辨率精度的影响。对于相机的分辨率来说,优于1.5厘米精度越高,而相控点的精度则应该控制在2厘米之下,这样就获得到成果点的精度可达百分之九十五,优于五厘米。
2.2机动灵活
        和有人机相比较,无人机倾斜摄影测量技术,继承无人机的优点,可以自由选择起降的场地,应用灵活方便。此外,倾斜机和无人机的装置体积较小,利于匀速和携带,利用普通家用的车辆就可以轻松的装卸与运输。
2.3技术效率较高
        通过无人机来采集数据以及拍摄影像,发挥倾斜摄影测量技术的优势,利用全自动化模式,技术效率较高。如以往的技术在应用期间,建模需要一至两年的时间,但是对于无人机技术来说,则仅需要三到五个月即可,有效控制测量时间,效率得到保障。
        3.无人机倾斜摄影测量的不足
        3.1航飞空域影响
        空域问题是无人机倾斜摄影测量最主要的制约因素。如果按照流程申请空域,审批周期太长,就失去了无人机倾斜摄影测量的机动灵活的优势,这也导致大量不合法的低空航飞现象存在。
        3.2天气影响
        天气是影响无人机倾斜摄影测量的主要因素,不管是下雨、下雪、雾霾还是光线,都会影响航飞安全和航摄的能见度,故航测一般应选择天气晴朗、能见度高的时段。
        3.3植被覆盖影响
        无人机倾斜摄影测量在植被茂密区域也需要谨慎。茂密的植被会遮挡建筑物和构筑物等航摄对象,影响航测后生成模型的质量和精度,会增大外业调绘和补测工作量.
        4.无人机倾斜摄影测量应用方向
        4.1不动产测绘
        无人机倾斜摄影测量技术应用的领域较广,其中不动产测绘是无人机倾斜摄影测量技术经常使用的领域。在不动产测绘中,很多的宗地出于多种原因不能进入测绘,或者只有协商后才可进入完成测绘作业,这期间不免会耽误很多的时间,不利于保证测量效果,难以提高测绘工作效率。但采用无人机倾斜摄影测量技术可有效解决上述问题,尤其是乡镇区域、低矮建筑物及村庄等非常适合采用无人机倾斜摄影测量技术进行不动产测绘工作。


        4.2工程测量
        工程测量中的应用工程测量中应用无人机倾斜摄影测量技术的情况是非常多见的。如在1∶2000、1∶1000地形测量中,固定翼无人机航测已经被广泛应用。但在工程测量中无人机倾斜摄影测量技术的应用还存在一些问题,比如在1∶500地形测图中,由于测量精度的问题,固定翼无人机则不可以使用。针对此种问题可选择旋翼无人机倾斜摄影测量模式,该模式可轻松完成1∶500地形测图工作。此外,在水利工程测绘和工程施工测绘中无人机倾斜摄影测量技术也被广泛应用。
        4.3国土执法
        在国土执法中,通过空三、航飞及建模等方式可得出执法区域内的三维实景模型。随后借助无人机倾斜摄影测量技术定期对执法区域进行航测,可得到即时的实景模型。在多期实景模型的比较中,可分析出不同模型之间的差异,之后国土执法人员可前往航测区域展开实地调查,确定有无违章建筑和违法营地情况。无人机倾斜摄影测量技术在国土执法中的应用可明显提升执法效率,能及时发现问题并加以处理。
        4.4智慧城市
        目前,传统二维电子地图是信息化系统参考底图较为常见的地图模式,传统二维电子地图难以被应用在立体空间信息管理中,对于目前智慧城市的构建起不到强有力的推动作用。针对该问题,可借助无人机倾斜摄影测量技术,在该测量技术的辅助下可得到精度较高的实景三维模型,随后联合移动快速扫描仪可得到更为精确的室内模型和室外模型,由此构建出内外一体化的实景三维模型,实现对立体空间信息的管理。无人机倾斜摄影测量技术在智慧城市中被应用的领域非常广,如税源管理、三维不动产管理、应急管理以及消防安全管理等。
        5.提升无人机倾斜摄影测量精准度建议
        5.1整合视觉影像
        无人机倾斜摄影测量技术在应用期间,可以进行垂直的数据采集,对数据信息访问,因此,无人机倾斜摄影测量中涵盖众多图像以及数据信息。在检测中,利用倾斜三角剖分以及和倾斜管理的信息,能够规范化去部署,但是需要注意的是应考虑到几何的遮挡以及畸变问题。
        5.2注重误差问题,选择适合的优化举措
        在测量过程中,如果出现操作失误问题就会引发误差问题,导致斜摄影测量技术无法有效应用。详细来说,斜摄影测量技术在应用期间,出现误差以及解决举措,包括以下几个方面内容。首先,原始分辨率的不足,导致误差问题出现。其次,空三加密出现的误差问题。在Smart3D进行自动化加密期间,相匹配的数据出现误差,对精度带来较大影响。最后,人工采集期间引发误差问题。上述误差问题的解决,必须强化作业人员的技能,依据多样化角度对影像进行整体以及局部为的对比分析,储备工作经验,学习理论知识等,强化采集成果的精准度。
        5.3创新发展无人机倾斜摄影测量技术
        要想确保无人机倾斜摄影测量的精准度,必须在原有基础上,不断创新和发展,更深层次的取挖掘创新点,找到其不足并完善不足,这样可以在肯定原有成果的基础上,进一步的取完善,以免技术仅限于当下狭窄技术范围之中。如在未来应创新发展无人机倾斜摄影测量技术,把多样化技术进行整合,包括光谱技术、雷达技术以及红外技术等,并通过三维建模获取云数据,扩大无人机倾斜摄影测量技术的应用范围,保障测量的精准度。
        结语
        使用无人机倾斜摄影测量既减少了项目在人力、物力上的投入,又极大地提高了工作效率,在有效质量控制下,其测量成果精度能满足项目高精度要求。通过对多旋翼无人机倾斜摄影测量在地籍测量应用事例探讨可以看出,无人机倾斜摄影测量在工程测量、地籍测绘等许多领域具有广阔的应用空间。
        参考文献:
        [1]朱仁义,杨亚江,李艺辉,王泓森.基于无人机倾斜摄影的房屋密集区大比例尺测图方法研究[J].测绘技术装备,2019,21(03):5-8.
        [2]陈志华,张俊贤,张克铭,史华林.云南高速公路无人机倾斜摄影测量实景三维模型建立方法改进及精度提高[J].测绘通报,2019(S1):275-279.
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