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大比例尺地形图测绘中的倾斜摄影测量技术要点史亚平

发表时间：2021/4/22 来源：《基层建设》2020年第33期作者：史亚平

[导读] 摘要：倾斜摄影测量技术是指利用在同一飞行平台中所搭载的多台传感器设备，从垂直和倾斜等多个不同角度进行影像获取，以实现地形图测绘的一种技术。

        江苏省工程勘测研究院有限责任公司江苏省扬州市 225002
        摘要：倾斜摄影测量技术是指利用在同一飞行平台中所搭载的多台传感器设备，从垂直和倾斜等多个不同角度进行影像获取，以实现地形图测绘的一种技术。它作为近年来在地形图测绘中新兴的一种技术方法，不仅突破了传统航空摄影测量只能进行垂直角度影像获取的局限性，而且能够对真实的地物情况进行全面反映和呈现，在先进的定位技术支持下实现更为精确的地理信息与更加丰富的影像资料获取，实现遥感影像技术在地形测绘领域进一步发展和深入应用。下文将通过研究分析倾斜摄影测量技术的特点及其原理，提出倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘应用中的技术要点。
        关键词：地形图测绘；倾斜摄影；测量技术
        引言
        大比例尺地形图测绘的工作对象是一些不动产单元区域与结构，这些区域的实际形状与地形情况较为复杂。使用传统测量测绘方法难度较大，也容易出现人工误差，采用无人机倾斜摄影技术能够有效提升大比例尺地形图各位置的精度与测绘工作的效率。无人机倾斜摄影技术是通过不同角度摄影信息的收集以及相应坐标、航速等参数的统一结合与分析来对测量区域地形图三维进行重建的技术。在大比例尺地形图测量测绘工作中运用这一技术可以优化测绘的数据采集工作，同时，更直观的正射影像和实景三维模型可以为权属调查工作带来便利。
        1倾斜摄影测量技术的特点
        倾斜摄影测量技术的主要特点，可以从以下几个方面进行分析：①它是在对传统航空摄影技术的融合、发展与应用基础上实现的一种测量技术，在具体测量分析中能够通过对无人机等多种飞行载体的搭载利用，实现相应的影像数据快速采集与获取，从而构建全自动化的三维分析模型，为有关测量和分析提供支持；②倾斜摄影测量技术在测绘应用中，能够通过对多视点与视角影像的获取，对测量分析地物的外观、高度以及位置等信息进行全面采集，实现DSM、DLG和DOM、TDOM等多种测量分析成果获取，对传统的航空摄影测量技术及其应用进行替代；③倾斜摄影测量技术的摄影分辨率较高，并且在摄影测量中的视场角相对较大；④倾斜摄影测量技术在实际测绘应用中，还能够针对同一地物实现多重分辨率的影像获取，为有关测绘工作开展提供充分的支持。
        2倾斜摄影测量技术原理
        倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近十几年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器(当前常用五镜头相机)，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，分为正摄、前视、后视、左视、右视，配合IMU/DGPS获取高精度的姿态和位置信息，通过特定的数据处理软件进行数据处理，将所有影像纳入到统一的坐标系统中，获取地面物体更为完整准确的信息。垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片(一组影像)，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的影像称为斜片(四组影像)。将倾斜摄影测量技术应用到无人机上，实际就是在做一个三维模型，利用专业软件进行纹理自动贴图，还能利用专业的软件实现解译和测量级的量测。
        3无人机倾斜摄影在房地一体测绘工作中的应用优势
        无人机倾斜摄影在房地一体测绘工作中的应用优势包括：
        （1）由于无人机倾斜摄影在实际应用中可以通过视点移动以及视角转变来获得同一物体的不同影像，能够实现全方位真实地对不动产结构多信息进行三维重建，这一技术在应用中能够有效弥补传统摄影测绘技术获取的信息单一性等缺点，因此，近年无人机倾斜摄影技术在测绘市场取得了长足发展。（2）数据采集较传统方法更为便捷相较于传统不动产测绘法，倾斜摄影测量技术应用于不动产测绘作业，测绘数据更为精确，获取信息更为便捷，可以将不动产所处位置、外部结构特点、多方测绘数据，更为客观地反映出来。同时，倾斜摄影测量技术应用在不动产测绘中，不仅有利于快捷生成三维模型，我们还能据此观察到地物地貌发展变化情况。这对我们测绘作业而言，意味着作业人员可以对测绘作业数据误差和精度予以有效控制，精确测量目标物间的距离，从而保障测绘作业数据采集快速且高效，不仅速率有提升，质量也有保障。

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        4无人机倾斜摄影测量技术应用要点
        在宅基地使用权确权登记发证地籍测绘工作中，无人机倾斜摄影测量技术的应用需要首先布设像控点，多采用GPS－RTK，随后即可规划航线并获取数据，结合数据整理基础，通过真正射影像和三维重建，最终可依托EPS平台结合三维模型和真正射影像成图。
        4.1数据采集
        无人机倾斜摄影测量技术需要依托计算机视觉原理进行影像三维重建，该技术可在不提供相机姿态、相机位置、相机检校等信息的前提下实现曝光瞬间相机内方位元素、相机位置、测区三维点云数据的自动恢复，具体应用需要基于当地实用坐标转换三维数据。因此，控制点布设需要在航飞前于实地进行，以此采用当地实用坐标系坐标和RTK采集控制点。底图可采用下载的影响，以此开展测区绘制、输入飞行参数、生成航点数据，即可完成航线生成，而通过向无人机飞控系统上传规划的航线，数据外界即可通过航飞完成。
        4.2控制测量
        采用倾斜摄影测量技术进行大比例尺地形图测绘，为确保测量数据结果的准确性，应加强对倾斜摄影测量中的控制点数量以及控制点设置的合理控制，在确保测量控制点的数量设置合理情况下，还应在房屋顶等位置进行相应的测量控制点增加设置，从而对倾斜摄影测量的数据结果准确性进行完善和提升。对地面像控点的坐标数据，在具体测量中可采用卫星导航定位基准网进行采集和控制，以确保其采集数据的准确性。
        4.3三维重建与真正射生成
        基于数据预处理基础，可采用SIFT算法匹配影像的特征点，并采用随机采样一致性方法进行粗差检测，这一过程可结合相对定向模型和5点法，如三度重叠点存在于双模型之间，粗差点剔除需采用前方交会计算方式，以此对连接点足够的影像不断选择，相对定向即可依次完成，定向的旋转矩阵和线元素可顺利计算，为判断单位阵作为定向的正确性，需利用旋转矩阵相乘和线元素向量共面，自由网可进而完成构建。可采用光束法联合空三测量，可得到畸变消除后的影像和优化后的高精度外方位元素，后续的纹理提取和三维模型创建可获得依据。为创建立体像，需开展多视、多基元密集影像匹配，辅以基于区块的多视匹配方法，空间平面可在划分规则格网后作为基础，综合利用物方面元、像方特征点、多视影像上的特征信息和成像信息，为密集匹配多视影像，可由此采用影像不固定的匹配策略，多视影像同名点坐标的快速计算可依托并行算法完成，高密度三维点云数据获取可随之实现。坐标转换模型建立需经过像控点，以此开展地理注册和坐标转换，即可在当地坐标系下转换三维点云并实现DSM的生成，随之开展真正射纠正和纹理映射，真正射影像和全要素三维模型即可顺利获得。
        结束语
        综上所述，对倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中应用的技术要点研究，有利于全面了解和掌握倾斜摄影测量技术的特征优势，从而推动其在大比例尺地形图测绘实践中的合理选择和应用，对持续提高地形图测绘的技术水平具有十分积极的作用和意义。
        参考文献
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