崔久霞
日照市城乡建设勘察测绘院有限公司 山东 日照 276800
摘要：经济的发展，人民生活水平的提高，促进城镇化进程的加快。近年来，随着测绘技术的不断发展，无人机倾斜摄影测量技术日趋成熟。基于无人机搭载镜头开展低空倾斜摄影测量的技术已经逐步应用到大比例尺地形、地籍测量工作中。无人机倾斜摄影测量能够快速、多角度地采集目标物的影像数据，采用专业软件进行三维建模，还原目标物的三维场景。研究小组就无人机倾斜摄影测量技术在地籍测量工作中的作业流程、检测方法和成果精度进行探讨，为今后开展大比例尺地籍测量提供一些参考。本文就无人机倾斜摄影测量技术在城市基础测绘中的应用展开探讨。
关键词：无人机；倾斜摄影测量技术；三维城市建模
引言
随着各大中城市大比例尺地形图数据库建设的完成，现势性的大比例尺地形图数据成为城市建设需求的关键。“十三五”期间，地理信息与地图制图方面，突破了基于倾斜影像的三维城市模型自动提取技术，提高了三维城市建模和可视化效率。为满足地区规划与发展的需求，采用了倾斜摄影测量的方法，在不到一年半的时间内完成了9个城市近200km2范围内的1:500地形图4146幅的测绘任务及三维城市建模工作，并在极短的时间内，对成图的精度进行了检查，并组织了专家论证，结果完全符合国家相关规范要求。
1 无人机倾斜摄影测量技术流程
基于无人机倾斜摄影测量开展1:500比例尺地籍图测量的作业技术流程包括外业无人机倾斜摄影测量数据采集、像控点RTK测量和内业三维建模和地籍图绘制等（见图1）。
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图1基于无人机倾斜摄影测量技术的1:500比例尺地籍图测量作业流程图
2 无人机倾斜摄影测量技术优势
无人机倾斜摄影测量技术通过5个角度对地面情况进行拍摄，获得三维数据可以真实的反映地物的本来面貌，客观地再现了地物的外观、结构以及高度等属性，弥补了传统遥感技术的测量不足，使倾斜摄影测量技术应用更为广泛。具体优势如下。(1)突破了传统航测单相机只能从垂直角度拍摄获取正射影像的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台影像传感器，同时从垂直、倾斜多个不同角度采集带有空间信息的真实影像，以获取更加全面的地物纹理细节，更加真实地反映地物的实际情况，并可以利用提取及贴纹理的方式，降低三维建模的成本。(2)倾斜摄影测量技术是通过借助无人机进行数据测量和影像拍摄的，是一种全自动的模式，通过实践表明，人工1～2a的人工建模，利用倾斜摄影测量技术进行三维建模只需要3～5个月，大大提高了效率，缩短了时间。(3)节约人力、效率高，能极大地缩短测绘外业的协同工作，解决了由于天气等外因造成的工作延误，把原本大量的外业工作转变成内业工作，极大地缩短了测量人员的劳动时间，降低了外业劳动强度。(4)倾斜影像能为用户提供丰富的地理信息产品，实现二三维的数据叠加和展示，可以输出DSM、DOM、DLG等的数据成果。为相关地籍管理信息系统提供辅助决策分析。
3 无人机倾斜摄影测量技术在城市基础测绘中的应用
3.1像控点测量
像控点测量质量会直接影响到后期内业制作三维模型和编绘成图的精度。因此，在采集像控点数据时要做好像控点布设方案、像控点RTK测量以及后续的点位拍照存储工作。像控点选点要结合测区情况进行布设，应该布设在没有遮挡物、便于RTK测量且方便识别的空旷地面上，使用油漆对像控点进行喷漆并制作成具有一定宽度的“+”或者“L”测量标志，以便后期内业影像判读刺点。采用对中杆进行像控点RTK测量时，在测量过程中要注意查看对中杆气泡的居中情况，查看接收卫星颗数和实时测量精度情况，在符合测量精度条件下进行测量记录。要求对同一个像控点进行3次测量，取其平均值作为最终测量成果，以确保像控点测量平面精度＞±3cm。按照像控点测量精度要求，在测区内共实测了78个RTK像控点。其中，利用分布相对均匀的10%像控点测量成果对此次地籍测量成果进行精度检验。
3.2三维模型的建立及检查
完成像控点的刺点后，进行实景三维模型的建立。实景三维模型的建立包括空中三角测量加密解算、分块、模型建立和串块等步骤。空三加密解算是利用连续有高重叠度的影像建立光学模型和对应POS数据求得各影像的高精度外方位元素。空三加密解算完成后，可得到影像姿态和位置的模型，通过观察模型将位置偏差过大的影像剔除，然后重新进行空三加密解算。根据电脑性能和内存的硬件配置，选择合适的分块大小对区域进行分块。在电脑容许的情况下分块尽可能要大，因为在分块的过程中相邻块之间存在搭接，分块越小，搭接所占面积越大，影响电脑的运行效率。在分块建模以后，将所有块模型串接起来，构成整个大模型。可根据具体的需要输出模型格式，一般情况下输出OSGB格式。在刺点的过程中，保留了一小部分点没有刺，此时可以根据这些点的三维坐标和模型上该点的坐标进行复核，比对模型的精度。
3.3实景数字模型检查
对空三合格的分区根据三维TIN的空间位置信息，自动寻找最佳视角影像，并完成模型纹理的构建，最终形成完整且真实的三维模型体。模型经过目测检测，无空洞、无异常破面，超出像控以外的部分经裁剪后，保证了边缘的整齐美观。为验证实景模型1:500大比例尺测图的可行性，对部分测区施测了大量的外业检查点，对模型进行了精度检测。
3.4倾斜摄影的发展和应用展望
目前，无人机倾斜摄影测量技术已经取得了长足进步，精度、效率、成本上的优势有了进一步的增强。在未来的发展中，除了需要在加强软硬件方面来改进倾斜影像处理能力和提高信息提取能力;在行业规范方面，更需要解决无人机使用服务和管理监督不规范问题。而随着倾斜摄影技术的进一步发展，原有的很多应用都将迁移到倾斜摄影技术上，并且还将继续开拓出更多新的应用模式。譬如利用效果好的倾斜摄影真实模型结合三维眼罩等虚拟现实装备可实现实现沉浸式三维体验;随着倾斜摄影技术精度的提高和倾斜模型数据的丰富，基于完全符合现实状况的倾斜模型数据将可能实现对汽车自动驾驶和无人机快递，再一次对行业进行颠覆;倾斜摄影技术在互联网方面将随着倾斜模型的保密性问题解决，以及5G网络的发展，中国互联网地图很快升级为三维地图，地图上所见即所得的真三维场景将被广泛普及。
结语
与传统地籍测量技术流程相比，基于无人机倾斜摄影测量技术进行1:500比例尺地籍图测量，可将大量的外业数据采集工作转移到内业工作中，极大地减轻了作业人员的劳动强度，缩短了内外业的生产周期，显著地节约了生产成本。
参考文献
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