新时代测绘工程专业摄影测量学课程实践教学模式改革研究

新时代测绘工程专业摄影测量学课程实践教学模式改革研究

龙舜

46003419921103**** 陕西恒佳诚建筑工程有限公司 710000

摘要：无人机倾斜摄影测量是近些年来刚发展起来的一项新技术，它改变了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜五个不同的角度进行影像采集。倾斜摄影测量虽然在一定程度上解决了垂直航空摄影无法获取建筑物立面信息的问题，但采集的信息并不完整，尤其是建筑物的中下部容易出现空洞、拉花等现象，会造成几何和纹理信息的缺失，进而影响建模成果的完整度和精度。本文对新时代测绘工程专业摄影测量学课程实践教学模式改革进行分析，以供参考。

关键词：测绘工程；摄影测量；课程实践；教学模式

引言

近年来，随着数字地球、智慧城市的飞速发展以及各种实景建模软件高时效、自动化程度的不断成熟，真三维模型被广泛应用于地籍测图、古建筑维护、工程监测、旅游等行业，人们对建立精细的真三维模型的兴趣度越来越高。然而，由于数据采集与数据处理过程等造成累计误差导致实景三维模型精细程度不够，模型存在拉花、破洞、漏洞等严重问题，后期对模型进行修编，需要大量从事精修模型操作的熟练人员，并且工作量繁重。因此，建立具有真实纹理的精细化实景三维模型拥有非常广阔的前景。

1流程化实践教学项目筛选

流程化实践教学项目要能够打破课程壁垒，帮助学生理解和掌握理论知识和操作技能，形成专业知识链，从而达到更好的教学效果。项目的选择应遵循基本原则：①贴近生产实际，应选择当下应用较为广泛且先进的测绘技术用于实践教学，锻炼学生具备一线作业的能力；②具有综合性，应涉及多门课程内容，便于补全学生知识链，加深学生对专业知识的理解；③具有一定难度和可操作性，应符合自身的实验条件，经教师讲授，学生能够完成相应任务。无人机测图是目前地理信息数据采集的主要方式之一，也是目前广大生产单位主要的工作内容。测图过程中，需要用到GNSS、摄影测量、地图制图等课程，涉及知识点分布较广，有利于完善学生知识链条。宿迁学院测绘工程专业现有的无人机包括固定翼和旋翼机，满足实验条件要求。

2精细化实景建模研究现状

随着科学技术的飞速发展，倾斜摄影测量技术已经成为国际测绘与遥感技术领域快速发展的一门高新技术。这门技术弥补了以往传统的摄影测量仅能获取正摄影像的缺点，在飞行平台上同时搭载垂直、倾斜等不同视角的航摄仪或传感器，获取地面更为完整准确的信息，为实景三维建模提供更真实的纹理信息。贴近摄影测量是近期张祖勋院士团队提出的第三种摄影测量方式，利用旋翼无人机贴近物体表面(一般为5—50m)，获取(亚厘米级)高清影像，并进行摄影测量处理，从而恢复被摄对象的精确坐标和精细结构形状。目前，采用倾斜摄影和贴近地面近景影像来表现数字城市，构建精细化的实景三维模型在国内研究探索才刚刚起步。究其原因，一方面从数据源方面看，为了获取高质量的无人机空中倾斜摄影数据和贴近地面的近景影像数据，需要采用倾斜相机和移动测量系统装备进行数据获取，而这两种设备都比较昂贵，故数据获取成本高;另一方面，获取一个城市的倾斜影像和近地面街景影像，其数据量极大，一般的数据处理平台很难运转支持，需要对影像数据的存储、管理和发布进行有效优化。通过倾斜摄影获取宏观范围的三维模型，同时利用贴近摄影测量技术可以获取近地面街道级别的影像，两者相结合可以从宏观和微观两个层面来获取一个城市的地理信息数据，为城市的管理者提供决策上的依据，因此倾斜摄影与贴近地面街景影像的融合技术是近几年值得研究的课题。

3课程内容设置

3.1控制测量

控制测量模块的内容包括平面和高程控制测量。平面控制测量部分开展两类测量任务，分别是：①首级控制网建立，采用GPS静态相对测量方法，在指定区域为地形图测绘布设四等控制网；②图根控制测量，采用GPSRTK测量方法，在首级控制网的基础上布设图根控制点；高程控制测量部分同样需要开展两类测量任务：①首级控制网建立，采用水准测量方法，在指定区域对首级平面控制网点进行四等水准测量；②图根控制测量，采用GPSRTK测量方法，在首级控制网的基础上测量图根控制点的平面坐标和高程。

3.2地图制图

地图制图模块利用大地控制测量、摄影测量的测绘成果建立基础地理信息数据库，并利用数据库中的数据制作4D产品，包括数字线划图（Digital-Line-Graphic，DLG）、数字高程模型（Digital-Elevation-Model，DEM）、数字正射影像（Digital-Orthophoto-Map，DOM）、数字栅格图（Digital-Raster-Graphic，DRG）。

4构建“空天地”一体化的摄影测量实践教学内容体系

随着无人机、新型传感器、图像处理等技术的发展，摄影测量也从传统单一的竖直下视航空摄影模式发展为无人机/有人机倾斜航空摄影、航天卫星、地面多传感器集成的陆基移动测量等多种平台并行的“空天地”一体化摄影测量模式。为了应对新时代背景下摄影测量的发展趋势，文章对摄影测量实践教学内容体系进行了拓展和完善，在保持传统航空摄影测量实践内容的基础上，增加了智能手机摄影测量、地面车载移动摄影测量、无人机摄影测量、航天卫星摄影测量等新型传感器摄影测量的实践内容，并将所有实践内容按类型分为：传统下视航空影像的4D产品制作、摄影测量基础理论的编程验证与新型摄影平台影像的应用实践这三个模块，从而形成包含地面/航空/航天等多源摄影平台的“空天地”一体化的新型摄影测量实践教学内容体系。

5研究成效

自2016年起，作者在所负责测绘工程专业的摄影测量学课程教学中，逐步推进文章的实践教学模式改革。经过针对性的编程实践作业训练，学生不仅进一步夯实了对摄影测量基本原理的理解和掌握，还强化了他们的程序编写实践能力。而且，面向智能手机、无人机、移动测量车等新型摄影测量平台的操作与数据处理方面的实践教学形式，丰富了摄影测量学实践教学的内容和形式，可充分调动学生的主观能动性，激发他们的自发学习兴趣，有效提高他们应用理论所学知识解决实际问题的实践应用与创新能力。在此教学模式下，学生们的实践应用能力明显得到增强。从中可见，学生们所编写的程序逐渐由控制台程序（有相应的编程必修课支持）转变为带有界面的窗体化交互式程序（需要自学相应的面向对象编程语言）。这也说明随着实践教学模式的变化，同学们的学习积极性有了较大的提高。另外，该课程中实践能力较强的学生也积极主动参加全国高校大学生测绘技能大赛、大学生实践创新训练项目等实践创新活动，并获得了不错的成绩。

结束语

针对倾斜摄影测量在单体建筑物建模中立面信息获取不足的问题，本文将贴近摄影测量运用到单体建筑物的精细化建模中，结果表明该方法得到三维模型整体效果明显高于倾斜摄影测量。

参考文献

[1]黎其添.基于倾斜摄影测量的大比例尺地形图测绘及精度评定[J].测绘通报,2019(S1):143-146+150.

[2]喜文飞,李国柱,赵子龙,白世晗,张东升.倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的应用研究[J].城市勘测,2019(01):70-74.

[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]顾广杰,姜坚,陶占杰.无人机倾斜摄影测量技术在应急测绘保障中的应用[J].测绘通报,2017(S1):100-101+110.

[5]孙亮.无人机航摄系统测绘大比例尺地形图的精度分析[D].昆明理工大学,2017.