蒋新虎
新疆维吾尔自治区煤田地质局综合地质勘查队
摘要：无人机倾斜摄影测量技术能够生产出内容丰富、色彩完整的实景三维模型，不仅可以反映真实的地物地貌情况，也可以反映空间定位信息。如何利用建立的实景三维模型生产大比例尺地形图，进一步拓展成果应用领域，成为测绘行业探索的新技术。本文结合项目实际，通过倾斜摄影测量技术在大比例尺测图中的应用研究，建立了完整的技术流程，通过与传统人工航测成图方法进行精度对比，验证了无人机倾斜摄影测量技术在大比例尺测图中应用的可行性和可靠性。
关键词：无人机倾斜摄影；大比例尺测图；应用
1无人机技术概述
无人机（Unmanned Aerial Vehicles，简称UAV）技术以结构简单、使用成本低，风险小以及低空高分辨率等优点，是获取小范围大比例尺数据的有效手段，被广泛应用与应急监测、大比例测图和地图数据获取等诸多领域。无人机倾斜摄影测量时，摄影的设备一般都会使用精确度高、质量优异的数码相机进行，这是为了在天气条件不确定的状况下，都能保障测量顺利进行以及效率的提高。
与传统测绘相比，航空摄影技术有着以下几处优势：第一，航空摄影技术有着一系列全面的航空摄影测量理论；第二，整个航空摄影技术系统中具备各种分支内容，对于整个技术能够进行细化研究，使得技术有着再次提高的空间；第三，航空摄影技术中使用的设备都是可以根据实际情况进行调节，这样即使在恶劣的天气情况下也能正常工作，确保测绘顺利开展，并且有着极佳的效果；第四，目前使用航空摄影都是采用无人飞机进行，这样极大程度的降低了人工成本。
2基于无人机倾斜摄影的大比例尺测图应用
2.1研究区域及设备投入
本次研究区域面积1.5km2，地势相对平坦，地面要素主要为村庄居民地、耕地、池塘与道路等，研究区域范围如图1所示，航摄设备情况见表1。
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本项目采用哈瓦4轴8旋翼无人机进行低空测量，利用2天13个架次来完成项目区域的倾斜摄影测量数据采集。倾斜摄影测量数据处理利用ContextCapture软件进行实景三维模型的生产与输出，在此基础上制作真正射影像。利用自主研发的大比例尺测图软件，采用高分辨率无人机影像，通过透视成像原理，在软件中进行点、线、面等矢量信息绘制，按照大比例尺测图国标标准设定图层与符号，提取建筑等地面要素轮廓，可快速、精确地制作建筑等要素矢量数据。
2.1数据采集
结合项目区域实地特点，按照1∶500大比例尺测图的精度要求，设计地面分辨率0.02m。航线设计采用沿项目区域边界外扩一定距离进行航飞，飞行时间共计2天13个架次，有效飞行面积约2km2。任务区内主要为居民建筑和农田、池塘、公路等要素，并建有贯穿南北的高压线走廊，最高地物为电塔，约65—70m，设计飞行高度为102m。飞行期间为晴天，通视条件良好。
2.2选取控制点与检核点
采用CGCS2000坐标系统，在项目区域范围内选取30个点位的像控信息作为控制点资料，其中参与实景三维空中三角测量加密控制的控制点为23个点，其余7个点用作实景三维模型成果精度检测。随机抽样检查点区域，共抽选2个区域选取545个地物点进行外业全要素地形图特征点位采集，通过计算中误差，得出利用无人机倾斜摄影技术生产1∶500大比例尺测图的绝对精度。
2.3数据生产
（1）生产实景三维模型。采用8组图形处理器，将空中三角测量成果建模，通过划分模型格网同步生产实景三维模型数据。项目区域的实景三维模型成果容量为60.4G，格式为OSGB，同时输出未畸变影像。（2）制作真正射影像。在实景三维模型与空中三角测量成果的基础上，生产格网正射影像，通过拼接处理，制作项目区域真正射影像图。（3）大比例尺测图。将实景三维模型、空中三角测量成果、纠正畸变差影像等数据导入到测图软件制作工程文件，制作初级线划图，按照规范要求赋予点、线、面等图层的属性信息。将成果数据导入到CASS软件进行图形数据编辑，生产1∶500大比例尺测图成果。1∶500大比例尺测图成果如图2所示。
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图2 1∶500 大比例尺测图成果
2.4精度评价
本项目主要采用人工检查和人机交互检查的方式对无人机倾斜摄影技术生产大比例尺测图成果的质量进行精度评价。精度评价分为相对精度评价和绝对精度评价。相对精度评价是利用已有的大比例尺地形图资料检测实景三维模型、大比例尺测图成果的相对精度;绝对精度评价是在无人机倾斜摄影技术生产大比例尺测图成果中随机选取两处区域，将区域内实地点位采集测得要素与测图成果比较，计算点位中误差，得出绝对精度。本项目经检测X方向平均误差为0。0068m，Y方向平均误差为0.0026m，符合项目精度要求。
3结束语
采用倾斜摄影测量技术，充分利用倾斜摄影的自动化空三与建模优势，能够在较短的时间生产高质量、高精度的实景三维模型和真正射影像成果基础上，进行大比例尺测图工作。本文结合项目实际，验证了技术路线的可行性和产品精度的可靠性。整体效率预期优于传统测绘方式。但无人机倾斜摄影测图方法也有局限性。一是航飞范围较小，由于镜头、电池等硬件能力所限，要达到0.02m以上测图精度，需飞至120m以下，较多的架次使航片增多，导致建模效率低。该问题将随着镜头像素的提升与电池续航能力的提高而逐步解决。二是遮挡问题，由于倾斜镜头与下视镜头呈45°夹角，因此，拍摄时树冠的冠幅会遮挡部分地面要素，影响测图判读。因此，该技术较适合在秋冬季落叶后或植被较稀疏地带的测图任务。
参考文献:
[1]倾斜摄影技术大比例尺测图的探析[J].贾晓笛.安徽建筑.2019(10)
[2]无人机倾斜摄影在大比例尺测图中的研究[J].周晓波,王军,周伟.现代测绘.2020(05)