无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用探讨

无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用探讨

段登辉,王江,肖东

1身份证号：612526199109014092，陕西省

2身份证号：612501199111033930，陕西省

3身份证号：612724197809090415，陕西省

摘要：倾斜摄影技术的应用能够更加真实准确地进行地形地貌和地理位置的测量，为测绘人员提供更加准确的地理要素信息。因此，将其应用于大比例尺地形图测绘也可以获得更高的测绘效率和更高的成图质量。文章围绕具体实例探讨了大比例尺地形图测绘中无人机倾斜摄影技术的应用。以供参考。

关键词：无人机倾斜摄影；大比例尺地形图；应用

引 言

在我国工程建设过程中，通常会采用大比例尺地形图作为参考资料 ，且大比例尺地形图应用较为广泛。将无人机倾斜摄影测量方式应用在大比例尺地形图测绘中，可有效提高大比例尺地形图的精度 ，同时 ，采用该测量方法的成本相对较低 ，能达到良好的测量效果。

1倾斜摄影技术概述

倾斜摄影是近几年来发展起来的一项测绘新技术，其是指在飞行器上搭载多镜头航摄仪，从空中对地面进行全方位、多角度影像数据获取的技术。首先利用无人机搭载多镜头非量测数码相机进行影像数据采集，然后利用专业的数据解算软件进行空三加密的解算和实景三维模型的生产，然后基于实景三维模型进行多类型测绘产品的制作。利用无人机倾斜摄影技术进行大比例尺地形图生产的作业流程如图1所示。

图1基于无人机倾斜摄影生产大比例尺地形图流程图

2无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的具体应用

随着社会经济的发展，某企业所在地原有的1:1000地形图现势性差，地形地貌发生了较大变化，不能满足企业生产建设和规划设计用图的需要，急需对原有的1:1000大比例尺地形图进行更新、补测。为了减少外业工作量，缩短工作周期，在分析倾斜摄影技术后，提出采用倾斜摄影进行1∶1000地形图的生产。工作主要分为外业和内业两部分，具体的工作内容如下。

2.1外业工作

2.1.1测区勘察与已有资料收集

本次任务需要对城区某一区域进行1∶1000地形图全要素测绘。测区位于繁华地段，车辆行人多，路况复杂，测区内最高建筑约为50m，地势较为平坦。测区内有D级控制点1个，2020年0.2m分辨率正射影像成果。

2.1.2像控点喷涂与采集

首先将0.2m正射影像和范围线导入到ArcGIS中，然后按照300m的间距，在正射影像上均匀布设像控点点位，在范围线拐角处和边缘需布设像控点，从而确保边缘成果的精度。布设完成后，将其导出为工作底图，用于外业进行像控点点位的快速查找。为了提高像控点内业转刺的精度，本次像控点点位全部采用红色油漆进行“L”形喷涂，喷涂的拐角要非常垂直，这样有利于内业进行准确转刺。利用GPS-RTK进行像控点点位采集，首先对任务区内的D级控制点进行采集，并和已有的点位进行对比，对仪器进行检核，确保参数输入误差，采集点位成果准确可用。在采集的时候，采集“L”的内拐角，并对每个点位进行3次有效采集，有效采集是要求彼此之间交叉均小于1cm，最后取平均值作为最终的采集成果。在采集完像控点成果后，在测区精度薄弱区域，随机均匀采集23个平高特征检测点，用于后期对地形图成果精度进行检测。

2.1.2航线设计

由于本次航摄涉及城区人口稠密区，考虑到安全性，采用大疆M300RTK多旋翼无人机搭载赛尔五镜头倾斜采集系统进行作业。GSD（地面分辨率）为2cm。依据测区内楼高、现场周边情况等因素，本次飞行任务设定航高为120m，部分高楼区域调整航为190m。航向重叠度为80%，旁相重叠度为80%，拍照间隔12m，飞行速度8m/s；单架次作业时间30min左右，覆盖面积0.3km2左右。

2.1.3像控点布设

（1）像控点布设应充分利用全省不动产统一登记基础数据建设项目中像控测量成果的基础上进行，采用“四角双点法”按区域网布设，区域网布设成“4条航线×10条基线”，此外还要在区域网中间布设1个检查点。（2）像片控制点应当布设在影像清晰、特征明显，对比突出和施测方便等容易判别的位置，应尽量选在比较细的、接近正交的线状地物边线交叉处。（3）本项目像控点利用CORS-RTK技术进行测量，像控测量平面高程精度均不能超过±0.1m。（4）像控测量成果应包括像控点成果表、像控点点之记和像控点展点图。

2.1.4航摄飞行

航拍前，做好起飞前的各项准备；检查飞机是否能正常完成操作指令。在各项准备工作完毕后，才能起飞；飞手注意现场情况，根据需要随时手动调整飞机姿态及飞行高度。若航摄过程中出现的绝对漏洞、相对漏洞及其他严重缺陷必须及时补摄。飞机起飞和降落时应保证四周视野开阔，周边障碍物的高度角不能大于15°，并且对GPS信号接收不产生影响。

2.1.5空中三角测量

本项目空中三角测量采用ContextCapture软件来实现。ContextCapture软件是一套实景三维自动建模系统，超前的数字影像处理技术结合计算机虚拟现实技术、计算机几何图形算法，使该系统兼容性极高，对不同对象不同数据源的重建能够精确无缝。同时，可通过导入传感器属性（焦距、传感器尺寸、主点、镜头失真），照片的POS参数及控制点等辅助数据来提供建模精度。为了提高数据的处理效率，在创建工程之前需要先建立ContextCapture工作集群。

2.1.6三维模型生产

三维模型生产采用ContextCapture软件进行，通过该软件进行模型构建基本不需要人工干预，就可以在相对的时间内生成高分辨率的三角网格模型，并带有真实的纹理特征，从而准确重建地形地貌及地物的几何外观及纹理特征。基于图形运算单元GPU的快速三维场景运算是该系统的主要特点，可以将连续的简单影像快速生成逼真且还原度高的实景真三维模型。该系统智能、简单、速度快，可以兼容多种广泛的数据源，还可以输出多种格式的数据成果，故在测绘领域使用率极高。

2.2内业采集

地形图的采集与编辑利用武汉航天远景公司的MapMatrix3D图阵三维智能测图系统实现，该平台通过将osjb三维模型数据导入，采用二三维联动一体化测图模式进行数据采集。采集时，可按模型进行全要素采集。

2.3外业补测与调绘

内业三维采集完成后，以图幅为单位进行了外业调绘与补测。鉴于三维实景模型的真实直观性，地形图的大部分信息如楼层数等可直接在三维模型上进行采集，极大地减小了外业调绘的工作量，但对三维模型遮挡严重、内业无法量测和判读的地物需要进行实地确认。

2.4成果精度评定

为检测三维测图成果地形图的精度，经计算与统计，最大误差为0.231m，最小误差为0.035m，粗差点4个，粗差率为2.4%，中误差为±0.068m。本次采集了102个高程检测点检测地形图的高程精度，经计算与统计，最大误差为0.268m，最小误差为0.042m，粗差点3个，粗差率为2.9%，中误差为±0.132m。经检测，通过倾斜摄测量技术获取的地形图满足1:1000大比例尺地形图采集的成图精度要求。

结语

综上所述，在大比例尺地形图测绘过程中，无人机倾斜摄影测量可起到重要的作用，能加快地形的测量速度，提高整体的测量效率。同时，在该测量方式的应用下，能够有效减小数据误差，及时改正出现的问题，并建立三维模型，以此对地形图进行合理绘制，逐渐增强地形图的精度，满足大比例尺地形图的绘制要求。

参考文献

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