倾斜摄影测量在大比例尺地形图测绘中的应用

倾斜摄影测量在大比例尺地形图测绘中的应用

何银波

何银波

浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310002

摘要：倾斜摄影测量技术是目前发展起来的一种新技术，在城市快速三维建模中已得到了广泛的应用。由于目前所使用的大比例尺地形图测绘方法在时间和成本上均已经满足不了快速成图的要求。基于此，本文提出利用倾斜摄影测量技术测绘大比例尺地形图，此种技术能够将无人机的优点充分发挥，在很大程度上对后续绘图的工作进行了简化，有效地满足了快速测绘大比例尺地形图的要求。

关键词：倾斜摄影测量；大比例尺地形图；测绘；无人机

大比例尺地形图在城市建设中得到了广泛的应用，其不但含有详细的地形要素和地理信息，还具备了城市规划、市政公共事业、土地管理等需要的基础资料。但是，目前大比例尺地形图在测绘方法上还存在着一些问题，如工作效率低、成图时间长等，导致快速出图受到了一定的困难。其中，航空摄影测量技术测绘小面积地形需要花费较多的财力和物力，并且在精度上也满足不了1:500地形图的测量精度；GPS-RTK技术在测量中存在着易受卫星限制、地物的干扰、高程数据也缺乏准确性等问题；遥感手段的测量分辨率满足不了大比例地形图的需要。而倾斜摄影测量技术的应用，能够从多个不同的角度对影像数据进行收集，能够快速、高效的获取更加丰富的地面数据信息，进而得到更加广泛的地理信息数据。

1、倾斜摄影测量技术

1.1应用价值

随着社会经济的快速发展，数字化城市建设的速度逐渐加快，各种建筑工程的开展越发离不开空间地理信息的支持，这也就对大比例尺地形图的测绘提出了更高的要求。传统的测绘方法都有着或多或少的缺点，导致绘图效率并不高。随着倾斜摄影测量技术的出现，通过无人机进行多位镜头的摄影，进而获取更加清晰的立体影像数据，自动生成三维地理信息模型，进而实现了快速获取信息的目的。其不但效率高、成本低，并且测量结果准确、操作灵活，极大的满足了测绘的不同需求。因此，倾斜摄影测量技术有着极高的应用价值。

1.2基本原理

倾斜摄影测量技术是利用搭载在无人机平台上的多台数码相机，从多个不同的角度对影像信息进行采集，再辅助一定的外业测量像控点，之后可通过相关的软件处理技术获得数字表面模型、、数字正射影像以及三维模型。倾斜摄影测量技术本身就是基于多个角度生成真实影像纹理的实景三维模型。

1.3关键技术

倾斜摄影测量技术在具体的应用中与一些关键技术的提升是离不开的。一般情况下，倾斜摄影测量技术能够完成无约束平差、附加区域网平差以及倾斜影像的直接定向。倾斜摄影测量技术本身就具有几何变形低、分辨率的变化范围小等多个优势，与传统的影像匹配方式相比，其能够更好的完成同名点之间的匹配，进而能够获得高密度和高精度的点云数据。所以，从某种意义上来说，倾斜摄影测量技术也是实现精细三维建模的关键技术。

2、倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的具体应用

2.1具体案列

倾斜摄影测量技术的应用，首先要对工程的具体情况进行详细的分析。本项目具体位于某市工业园区，位置坐落在本市北部，东部为国道，南部为县道和村落，西部为村落，全测区面积大约为9.0平方公里。测区内部行车道密集，，部村落比较分散，并且有较大的水域面积，森林面积较广，通视情况较好。

2.2项目内容

测量工作均按照相应的设计计划书来执行，具体的工作内容以及工作量为，航空摄影航飞2个架次，共获取1056张相片，涵盖面积为18.621平方公里；倾斜摄影摄影航飞45°方向6个架次，获取4351张相片，涵盖面积为9.948平方公里；空三分成2个测区，利用smart3DCapture进行加密解算和三维模型的生产。本项目均采用了平高点，共完成了147处的363个像控点的测量，421个高程检测点的测量。在经过加密解算后结果显示良好，并且各项指标均未超过规定的限制，空三成果的质量良好。

2.3应用体会

本项目为1:500大比例尺地形图的测绘，测区地形为丘陵，因此对精度和全要素表达的要求也就比较高。由于本项目的测量周期比较短，时间紧迫，此时如果采用全野外的方法进行测绘，虽然在精度上能够满足测量的要求，但是进度较慢，因此，无法对工期进行保障，并且成本也比较高。即便是将传统的立体采集技术和外部修补测量技术结合起来，也不能满足本项目在工期和精度上的要求。倾斜摄影测量技术应用在测绘中，在房屋的测量上采用三维技术采集精度高，其能够对楼层的层数以及房屋的材质进行识别，极大的减少了外业的工作量，提高了测绘工作的效率。在植被覆盖比较密集的地方，其三维采集的难度要求比较高，并且精度比较差，此时可采用立体采集，并结合野外补测的方式。在施工区域，大都存在地面裸露区以及水田，三维采集的精度高，速度快，并且成图效率也比较高，将外业测量以及内业采集结合起来，对各个生产技术环节的质量进行了控制和检测，保证测量的精度满足了项目测绘的要求。

本项目在利用倾斜摄影测量技术进行测量后，取得了较好的效果。但是在测量的过程中也遇到了一些问题，如由于此种三维模型会对纹理不足的地方进行填补，导致测绘图出现拉花现象。本项目中所使用的smart3DCapture对一些电线杆等比较小的地物不能进行建模，这也对数据的采集造成了极其重要的影响。但是在经过多次的实验后，也找了解决此类问题的措施：（1）在采用无人机倾斜摄影测量技术进行地图测绘时，尤其在航拍的过程中一定要考虑多个影响其效果的因素，对于房屋建筑比较密集的区域应进行加密航拍；（2）对数据进行采集时应注意对相应的数据进行逻辑的判断，无法采集的地物数据应联合外业进行实地补测；（3）对于不能建模的地物，可采用传统的航空摄影进行立体化的采集；（4）对于植被覆盖区的高程点，如不能用三维模型进行采集时，也应使用传统的立体模型进行采集，如果立体模型也无法进行采集时，则应在实地对高程点进行测量。

3、结束语

总之，倾斜摄影测量技术能够在所采集到的影像数据的基础上，生成一个真实的三维模型，将实地测量到的各检查点的坐标和基于三维模型所生成的地形图中的各坐标信息均进行对比，进而能够得出倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的价值。这种技术的出现也为大比例尺地形图的测绘提供了全新的思路。

参考文献：

[1]张毕祥.基于倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的研究[J].软件,2018,39(07):146-151.

[2]成虎.无人机倾斜测量在大比例尺地形图绘制中的应用[J].居舍,2018(06):163.

[3]徐思奇,黄先锋,张帆,雍小龙,夏志敏,王涛.倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].测绘通报,2018(02):111-115.

[4]马静,石莹.浅谈倾斜摄影测量在大比例尺地形图测绘中的应用[J].测绘标准化,2017,33(03):46-48.

[5]李能国.无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J/OL].中国高新技术企业,2017(12):279-280.

[6]刘锦程,徐从叶,崔洪昊,李金营.航空摄影测量在大比例尺地形图测绘中的应用[J].中国新通信,2015,17(12):80.