邵阳市城市规划设计研究院 湖南邵阳 422000
摘要：介绍了无人机倾斜摄影测图技术的原理，采用不同航测参数及倾斜摄影测量技术方案，通过工程应用分析得出如何提高无人机航测精度，结合EPS三维绘图，无人机倾斜摄影测图技术可以满足规划核实测量的精度要求，且常规方法与传统方法比具有很大的优越性，可操作性强，作业效率高，精度有保证，数据成果多样化等特点，有广泛的应用前景。
关键词：摄影测量；规划核实测量；三维模型；EPS；中误差
1 引言
规划竣工核实测量主要是实测建设工程的1：500数字线划图测绘，立面图，计算建筑物的长度，宽度，高度，面积，以及各类规划指标如容积率，绿地率，建筑密度等，长期以来，为了解决规划核实测量工作量大，精度要求高，工期较长，投入的人力物力大等问题。随着无人机航摄技术的发展，近些年尝试采用航测法成图进行规划竣工核实测量，生成的数据成果-实景三维模型，可以直观地反映地物的外观、位置、高度等属性，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界[1]。
本文通过在邵阳市火车南站84#地块采用无人机倾斜摄影技术，运用不同的航测参数，分析出影响无人机航测成图精度的因素，找到提高无人机摄影成图精度的方法，通过工程成果数据检验，精度满足规划核实测量要求。
2 航测原理与方法
航空摄影测量方法是将地面的中心投影（航摄像片）变换为正射投影（地形图）。如像片的内方位元素和外方位元素，像点同地面点的坐标关系式，共线条件方程，像对的相对定向，模型的绝对定向和立体观测原理等；为便于立体观察，可借助于一些简单的工具，如桥式立体镜和反光立体镜。对于那种利用两个投影器把左右像片的影像同时叠合地投影在一个承影面上的情况，可采用互补色原理或偏振光原理进行立体观察，并用一个具有测标的测绘台量测[2]。
3 无人机倾斜摄影（三维建模）技术的原理
无人机倾斜摄影颠覆了以往只能从垂直角度拍摄获取影像的局限，采用在同一飞行平台上搭载多台传感器，从多个角度采集影像数据，获取地面物体更为完整准确的信息，并多角度采集信息，配合控制点或影像POS信息，影像上每个点都会有三维坐标，基于影像数据可对任意点线面进行量测，获取厘米级的测量精度并通过专业的数据处理流程，自动生成三维地理信息模型，可以直观地反映地物的外观、位置、高度等属性，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界，对建筑物等地物高度直接量算；
4 试验流程及数据获取过程
测区位于大祥区火车南站34#地块，面积约0.05km2，11栋多层建筑，1栋高层建筑。采用六旋翼无人机搭载五镜头进行航拍，飞行了4个架次，每个架次均完成整个测区；采用CC模型处理软件，对影像数据进行处理，直至获取三维模型成果。
本工程航测过程包括飞行区域选择、航摄设计及相机检校、航摄作业、事后差分解算、空中三角测量、检查点立体量测、CC建模，检查点野外量测、精度评定等步骤。[3]
4.1 航摄设计及基本参数表
针对项目的需求，设置航空摄影技术设计基本参数，见表1
表1 航空摄影技术设计基本参数表
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4.2 无人机航摄作业
选择晴天，中午时分，完成4个架次无人机航摄作业，下载航摄像片数据、POS数据，基站GPS 数据、移动站GPS数据，并检查影像数据完整性及可用性。
1.2.4影像数据处理
4.3 事后差分解算及空中三角测量
(1)事后差分解算
利用事后差分解算软件对基站坐标数据、基站GPS 数据、移动站GPS 数据、机载POS 数据进行联合解算，得出精确的影像POS 数据。
(2)空中三角测量与实景建模
运用CC实景建模系统，导入影像数据，POS数据，设置好焦距、相控点等，先预处理，然后进行空中三角测量，刺点，建立三维格网模型。输出DOM和DSGB格式的三维格网模型。
5 数字线划图的生产
倾斜摄影测量技术获取实景三维数据，在EPS中加载实景三维数据后进行房屋等数据采集，获得符合规划核实测量的数字线划图。
6 精度评定
从4个架次中分别随机抽取样本，样本量不低于20个坐标点，样本均匀分布图幅；精度检验包括：使用全站仪或RTK对选取的样本实测点位坐标。在4个架次三维模型上分别拾取样本的三维坐标，使模型数据与实测点数据一一对应并进行精度比较：检验以野外量测数据为基准，立体量测相对野外量测的平面位置中误差、高程中误差分别按下面公式计算[2]。
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（1）
式中：
m1——检查点中误差，单位为米(m)；
Δ——检查点野外实测值与立体观测值的误差，单位为米(m)；
n——参与评定精度的检查点数(每幅图20～50个)。
每个架次随机抽出一副幅图进行精度检验，每幅图为检查点个数为31 个共124个点。检查点统计计算结果见表2。分析得出：架次一精度最低：平面位置中误差为0.087m，最大误差为0.186m；高程中误差为0.089m，最大误差为0.211m。超限差检查点数为12个，1-2 倍中误差的检查点有15 个，小于1 倍中误差的检查点有4个。架次四精度最高：平面位置中误差为0.027m，最大误差为0.058m；高程中误差为0.039m，最大误差为0.082m。超限差检查点数为0个，1-2 倍中误差的检查点有2 个，小于1 倍中误差的检查点有29个。
表2 倾斜摄影测量三维模型成果与外野检查点数据点位误差统计表
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适度提高影像地面分辨率；提高像片重叠度；事后差分GPS；增加构架航线；选择优良的航测天气、降低飞行速度，缩短曝光时间；采用倾斜摄影测量技术方法，可以提高无人机含测精度，满足规划核实测量的要求：[5]
结束语
近些年无人机航摄因为使用方便，数据获取成本低、速度快，在1∶1000、1∶2000 等比例尺的地形图测绘、正射影像图生产等领域得到广泛应用，但用于规划核实测量，做了大量研究和尝试，精度一直不理想。
本文通过改变航测因子的航测方案，对其成果与野外全站仪或RTK实测坐标数据比较分析，找出无人机航测过程中选用速度慢、振动小、姿态好的电动差分无人机作为航摄平台，通过航线优化设计，同时采用倾斜摄影测量技术与EPS三维绘图技术相结合方法，提高无人机航测精度，该方法无误差传递和累计，整理精度更高，且三维模型数据与BIM模型融合，使面积、楼层的增减，平面位置的变化等数据的获取更简单，直观；通过低空无人机和高性能计算机采集和获取实景三维成果大幅提升作业效率，明显降低资金投入，经济效益显著。成为现今城市基础建设、规划的重要环节，是数字城市的重要表现手段。
参考文献
[1]王站，杨琦 低空摄影测量在三维农房不动产中的应用研究，2020.
[2]张树清，潘励，王树根，摄影测量学 武汉大学出版.
[3]张莞玲.无人机低空摄影测量系统的应用[J].工程技术研究，2017.
[4]邓才华，张云、李胜、文学虎 浅谈建设工程竣工规划条件核实测量技术经验，2013.
[5]冯茂平，赵元沛，杨正银，张秦罡，影响无人机航测精度的因素浅析，2016.