李宏剑
柳州市腾进科技有限责任公司 广西省柳州市 545005
摘要：无人机倾斜摄影测量技术是一种广泛应用于地形图测绘中的科学技术，尤其是在1∶500地形图测绘中的应用更为普遍，可以大大提升地形图测绘精度与效率。本文先对倾斜摄影测量测图的工艺流程作简要介绍，进而从飞行平台与倾斜摄影平台、自动建模软件等方面分析无人机倾斜摄影系统。最后重点谈一谈无人机倾斜摄影测量在1:500地形图测绘中的应用要点，包括建模遮挡区域解决、基于三维模型的等高线生成及后期处理三个方面。
关键词：无人机倾斜摄影；1:500地形图测绘；无人机；三维模型
以往在1∶500地形图测绘中多采用无人机垂直摄影测量技术，这一技术虽然可以有效提升成图效率，成图精度很高，但对立体采集设备和内业采集者均有很高的要求，导致实际效果有一定的局限性。随着近年来无人机技术的发展，无人机倾斜摄影在1∶500地形图测绘中的应用越来越广泛，有精度高、操作简单及测绘成本低的显著优势，无论是影像采集速度还是数据精度均有很大程度的提升，应用效果十分显著[1]。本文从多个方面对无人机倾斜摄影测量在1:500地形图测绘中的应用要点作一分析探讨，现作如下论述。
1.倾斜摄影测量测图的工艺流程
应用倾斜摄影技术开展1∶500地形图测绘时，所包括的工作流程主要有航摄规划→数据获取→构建三维模型→采集地形图要素→外业测绘与修补测→分幅整饰。如图1，倾斜摄影测量测图的工艺流程。
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图1 倾斜摄影测量测图的工艺流程
以航摄规划为例来说，测量人员需要先根据测区的实际情况来确定无人机航飞参数，航向和旁向的重叠度控制在70％以上，若测区整体地势平坦且没有过多的建筑物，则可以考虑适当放宽重叠度。考虑到航摄规划会受到无人机续航时间的影响，因而每一个架次的覆盖面积应控制在0.2-0.3km2。再以数据处理为例来说，需要先对测量数据开展预处理，一些质量不佳的影像片均要去除，而后执行空三加密处理，生成高密度点云，继而构建三维模型。最后内业人员可以结合三维模型来开展矢量化采集工作。需要注意的一点是，在建筑物信息采集时，为最大限度减少人为采集所产生的误差，应避免使用直接采集角点位置的方法。
2.无人机倾斜摄影系统
以大疆经纬600Pro无人机为例来说，其搭载双鱼牌的倾斜摄影相机，非常适合应用在大面积块状和带状的测量区域内。长期的实践应用过程中发现，无人机倾斜摄影系统的控制模块较为成熟，有很高的影像分辨率和精确度。整个系统包括飞行平台与倾斜摄影平台、自动建模软件、三维测图软件及辅助性软件与硬件。
①飞行平台与倾斜摄影平台：目前来看，无人机倾斜摄影系统多应用于低空摄影测量，不仅可以实现厘米级的成像效果，而且也便于携带。所搭载的无人机倾斜三维摄影平台在地形图测量中的影像分辨率可以达到1.5cm[2]。
②自动建模软件：大疆经纬600Pro无人机所采用的建模系统为ContextCapture Master，这一自动建模系统不需要过多的人为干预，只要求人为做好一定数量的控制点即可，如此一来便可以生成三维实景模型。模型的成果以OSGB格式来显示，12层的分层显示技术可以确保测区范围内的建筑物特征更加清晰。
③三维测图软件：目前1∶500地形图测绘中所使用的三维测图软件是航天远景的MapMatrix 5.0，MapMatrix 5.0平台下面的倾斜测图模块可准确收集矢量数据。更为有利的一点是，MapMatrix 5.0平台可以实现采编工作的一体化，数据收集与处理效果大大提升。
④辅助性软件与硬件：无人机倾斜摄影测量过程中还会使用一些辅助性的软件与硬件，比如数字水准仪、GNSS接收机、全站仪、数字测图软件等。
3.无人机倾斜摄影测量在1:500地形图测绘中的应用要点
3.1建模遮挡区域解决策略
在开展无人机倾斜摄影测量工作时，经常会遇到因为植被遮挡而导致遮挡区域没有连接点的问题，这对内业采集的连续性与精准性均有很大的影响。针对这一问题，在实际测量时，可以考虑使用单镜头相机，并合理调整镜头的俯仰角，以此来完成遮挡区域影像的二次采集，然后再使用ContextCapture软件对数据统一处理，以此解决遮挡区域的物像采集问题。长期的实践应用发现，这一方式可以很好的解决建模遮挡区域问题。在实际应用这一方式时，要确保单镜头像片的分辨率与所选镜头相机的像片保持一致，在有效降低高度的同时还要控制好倾角，倾角不宜过大，这样可以很好的确保影像片的重叠度，空三成功率更高。
3.2基于三维模型的等高线生成
以往在1∶500比例尺地形图测量过程中所使用的航摄立体采集等高线的方法有一定的局限性，尤其是无法保证测图的精度，且对滤波算法和等高线处理技艺的要求较高，因而无法有效应用在1∶500地形图测量中。针对这一问题，可以考虑按照全野外数字化测图的要求，直接在三维模型上采集高程点。为确保精度和这一方法的可行性，需要在三维模型每间隔10-20m的位置处选取高程点，插值生成不规则的三角网，并通过三角网来生成所需要的等高线。最后对等高线内插高程点和实测高程点两者之间的差值作分析处理，明确此次等高线采集的精度。实践应用发现，相比于传统的等高线生成方式，借助三维模型来采集高程点可以很好的满足1∶500地形图测量要求。另外，这一方式可以避免不必要的外业作业，所选取的高程点更加的均匀，能够更好的反映测区地形的起伏变化情况。
3.3后期处理要点
后期处理工作主要包括内业制图、数字线划图调绘与修补测两方面。在内业制图方面，内业人员可以先利用三维测图模块来生成所需要的三维实景模型，这样可以对居民地、水系设施、管线设施、工矿建设等相关的地形地貌做到直观化的展示。而后内业人员可以按照先内业后外业的方式来制图，内业的职责是按照立体模型来定位，外业的职责是完成相关地形地貌的定性[3]。以内业的工作为例来说，在矢量化过程中若发现存在影像不清晰的情况，则要使用特殊符号来标注，以此方便外业人员重点调绘，可以精准判读的要素要全部按照规范标准来采集，以此生成标准的地形图。
外业人员在受到内业所移交的地形图后即可以开展调绘与修补测工作，通常情况下外业人员需要重点对房屋、屋檐、树木等部位遮挡的要素点开展调绘，一些特征点不明显的点需要补测，电线杆高度及电杆之间的连线要准确调查，电线杆之间的连线要确保准确和连续。若含有一些不明显的特征点，则要使用全站仪设站来补测，补量则要使用钢尺或激光测距仪来完成，补量方法为交会法。
4.结语
无人机的广泛应用为1∶500地形图测绘工作提供了新思路与新方向，无人机倾斜摄影测量在1∶500地形图测绘中有着十分显著的应用效果，非常值得应用推广。考虑到无人机倾斜摄影测量工作涉及到较多的专业知识，且务必要保证测量工作的精度，因而除测量过程中严格按照规范标准来开展测量工作外，还需要进一步加大无人机倾斜摄影测量技术的研究力度，以此掌握更多的专业知识，推动无人机倾斜摄影测量在1∶500地形图测绘中的更广泛应用。
参考文献
[1]翟晓娜.无人机结合RTK在大比例尺地形图测量中的实践应用[J].测绘标准化,2020,36(01):60-62.
[2]许承权,黄小琴,施政.消费级无人机倾斜摄影测量1∶500测图方法及精度研究[J].测绘地理信息,2020,45(01):117-120.
[3]巨正平,路云.基于无人机倾斜摄影测量技术在大比例地形测绘中的应用探讨[J].江西科学,2019,37(05):723-726.