基于无人机倾斜摄影测量的大比例尺测图技术研究

基于无人机倾斜摄影测量的大比例尺测图技术研究

张双宁

辽宁省化工地质勘查院有限责任公司 辽宁省锦州市 121007

摘要：传统比例图示通常使用行业标准方法，在这些方法中，人工成本非常低且效率低下。面对倾斜摄影的迅速发展，摄像机测量技术在土地规划、土地开垦、土地整治和土地测量等领域的倾斜通过高效率、成本节约、可靠性和准确性等方面得到进一步推广。本文是分析大规模相机测量的参考。

关键词：无人机；倾斜摄影测量；大比例尺测图

引言

在无人机问世之前，人们主要获得了关于传统手工采集模式的地理信息。但是，这种模式代价高昂且耗时，并且使工作变得非常困难。传统的空间技术只能从垂直角度获得图像，然后与地形表面的场尺寸结合使用。随着机器人技术、雪摄影和三维逼真建模技术的发展，可以使用倾斜摄影创建三维插图。

1测量系统及特点

无人机倾斜摄影测量主要是通过无人机平台搭载5镜头相机，同时从5个方向进行摄影，即通过1个垂直拍摄的镜头和4个倾斜镜头来获取地表影像，实现大重叠度的多角度视角。拍摄像片时，飞机自动记录飞行的有关参数，如航高、飞机速度、重叠度和曝光点的POS数据，根据这些数据对倾斜影像进行分析和整理。倾斜摄影过程中，无人机可同时拍摄5个角度的影像数据。在这个连续时段中，同一个地物可以在多个像片上找到其影像。内业建模人员可以根据地物多个角度的影像快速实现地物的结构分析，并且可以选择众多影像中最清晰的1张对其进行纹理制作。通过建立三维模型和纹理的自动映射，可以建立其与实地完全相似的立体几何模型，为用户提供实景三维数据，用户可以获得极高的体验感，极大地拓展了无人机影像应用范围。无人机倾斜摄影具有机动性强，灵活性高、经济且快速等优点。航空摄影采用无人机平台，能够在小区域范围内快速高效地获取该区域高分辨率的空中影像，逐步扩大了超低空无人机的应用范围，应用前景广阔。对于国家航空航天监测体系而言，无人机无疑是一种重要的影像获取手段，逐渐从实验室阶段过渡到实际应用阶段。

2数据生产

2.1生产实景三维模型

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。

2.2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。

3基于无人机倾斜摄影测量的大比例尺三维测图技术

3.1空三加密

倾斜相机数据进行三角剖分时，将使用多角度共享调整，其中必须充分考虑几何变形和图像之间的关系，以平衡垂直图像和倾斜图像进行混合。使用光度学软件，可以通过以下方法模拟所有图像(包括倾斜图像)的曲面投影范围:使用imu/gps系统实时执行室外和相机安装、从粗略到精细应用棱锥体角度策略、在所有级别自动映射相同的点名称、将场地网站gizmos集成到模型中、参与调整计算以及获得更好的名称。

3.2原始立体声映射

地形对象采集可以采用突破性的新三维地图技术，通过三维测试系统进行“裸体”检测。从高精度倾斜摄影中创建的3D模型，是通过将3D模型格式转换为3D相机系统而加载的，而无需使用立体成像机(如立体眼睛和红外设备)直接查看图像，从地形图中收集各种元素并收集数据。产业资料的撷取是在2D或3D地图模式下进行的，其中载入了真实的3D模型资料，以便在2D或3D环境中进行地形测量。撷取2D或3D环境中的资讯，以最佳化视图影像的材质，自动将材质指定给模型，并以Obj、3D DML或osgb格式输出3d模型的结果。在统一的3D平台上，会检查场景中300公尺范围内的3D资料，并特别关注住宅区、道路业务单位、地形、地形等。检查建筑中的纹理扭曲、裂缝和匹配。是否存在凹凸不平、洞、水面反射；在街道上有一辆不完整的车辆；整个场景都存在自由浮动体、地形完整性、水平平滑等问题。检查三维模型是否真实地表示地形，例如沟渠、沟渠、河流、大坝、湖泊、通道、山脉、山谷、道路。

4基于无人机正射影像的大比例尺地形图测绘

4.1空中三角测量精度

空三精度检查按照《数字航空摄影测量空中三角测量规范》规定进行。一般从像方和物方2个方面进行检查，而物方的精度检查最为常见，就是对比加密点和检查点的坐标差。空三运算的精度指标一般包括是否有漏偏的情况，该情况是否合理；连接点是否正确，空三是否存在断层现象；检查点和像控点的残差、连接点的误差是否在允许范围内。通过计算4个验证点的实测三维坐标与区域网平差得到的三维坐标间的误差，来衡量区域内空中三角测量精度。统计结果表明，空三加密点相对于检查点实测坐标和高程之间的误差均小于规定的平面误差和高程误差，说明该方法建立的三维模型在几何精度上符合要求。

4.2高程点的补测

数字线划图需要一定数量的碎部高程点，可以从经过地面控制点校正后的实景三维模型上采集，达到大比例尺地形图对碎部高程点的密度和数量要求，从而满足大比例尺测图规范的要求。对于个别精度较低的高程点，可以采用实测的方法进行补测高程点。

4.3确保地形图具有较高精度

大型地形图目前在测量区域中使用较大比例。因此，在测量此类地形图时，审阅者必须确保结果准确。撷取所有物件的模式可提供3D出图的多维图面环境，并建立更精确的地图。因此，在大型图面中使用相机偏置相片可确保高解析度的影像、防止隐藏地面上的物件、提高测量品质并扩大探测范围。

4.4有效检查地形图的准确性

在某些情况下，地形图面与图面层级有一定的差异，必须使用有效的精确度检查来撷取和检查地形图面。因此，套用相机斜度时，您应规划多个漫射精确度，并灵活地选取不含投影差异的光度测定区域。产生的地形图仅透过多次错误测量和错误修正与测量图形的精确度一致，从而防止政策偏差。

结束语

利用倾斜摄影的自动零化和建模功能，在更短的时间内创建高质量、高精度的3D模型和真实的3D图像。结合工程，验证了工艺路线的可行性和产品精度的可靠性。整体效率优于传统的测量方法。但是，摄影机倾斜也受到限制。第一，由于硬件范围有限，例如b .镜头、电池等。，精度至少为0.02m时，120m以下的架子需要更多，导致建模效率低下。通过增加镜头像素和延长电池续航时间来解决此问题。第二个问题是皇冠拍照时遮住了地面物体的部分，这影响到地图的读者，因为倾斜和视野角度为45度。因此，该技术最适合于秋后或秋后或利用率较低的地区执行地图任务。

参考文献

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