無人機傾斜攝影測量技術在立面測量中的應用研究

胡 月

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局一總隊，貴州 貴陽 551400）

近幾年根據新農村建設的發展要求，為提升鄉村居住環境，促進旅游開發，暗流鄉政府開始對全鄉部分房屋建筑進行統一規劃改造。以暗流鄉立面改造項目為背景，簡述了利用傾斜攝影測量技術進行立面測量的過程，并用傳統的全站儀測量方法進行精度檢驗，分析了無人機傾斜攝影測量技術在建筑物立面測量上的技術優勢。

1 項目概況

測區道路設施完善，交通便利。根據甲方的測量要求，該項目只需要按戶為單位獨立測出每戶的立面情況，提交的測量成果包括：每戶所有建筑物前、后、左、右及蓋瓦的平面圖，每戶屋頂、墻面、門窗的面積統計表。

2 無人機傾斜攝影測量技術簡述

無人機傾斜攝影測量技術是指由無人機搭載傾斜攝影系統對測區進行攝影測量的技術。攝影機主光軸明顯偏離鉛垂線或水平方向并按一定傾斜角進行的攝影即為傾斜攝影[1]。在實際應用中，低空飛行無人機通過搭載高分辨率傾斜攝影平臺，可獲取厘米級高分辨率的垂直和傾斜影像，在精度上完全滿足1：500大比例尺測圖要求。

傳統的航空攝影只能獲取測區正射影像圖，而傾斜攝影能夠同時從前視、后視、左視、右視、垂直5個角度采集影像。無人機傾斜攝影平臺采集到的影像通過相應的處理軟件，便可生成實景三維模型，在通過相關數據處理軟件就可以得到測區地物的位置、形狀、立面、縱橫斷面等詳細信息，生產出各類符合要求的測繪成果[2]。

3 建筑物立面測量簡述

建筑物立面圖是指將建筑物不同立面與建筑物立面平行的鉛垂投影面上所做的投影圖。傳統的立面測量一般采用全站儀測量法，即通過采集建筑物立面各特征點坐標，通過坐標轉換，在南方Cass軟件上繪制出立面圖。

無人機傾斜攝影測量技術測量建筑物立面就是通過無人機搭載多鏡頭航攝儀對測區進行傾斜攝影，一次性采集建筑物頂面、正立面、側立面、背立面的影像圖，通過影像圖生成實景三維模型，并產出相應立面平面圖。

4 項目技術流程

本次測量采用的設備為多旋翼無人機搭載五鏡頭航攝儀。通過無人機在規劃的航線上進行傾斜攝影測量獲取測區真彩色影像。根據低空攝影測量精度要求布設像控點，用GPS RTK采集像控點坐標。將影像通過Smart 3D軟件進行三維建模，生成測區三維模型。然后利用DP-Modeler軟件在三維模型的基礎上繪制立面圖。最后將繪制的立面圖在南方Cass軟件上進行修改編輯并統計面積，形成最終的成果資料。

5 項目數據處理流程

5.1 三維建模過程

首先對原始影像進行預處理，包括影像調色、糾偏、校正等工作，然后在Smart 3D軟件平臺上進行處理，流程如下：新建工作～導入處理過的影像并設置參數～關聯控制點進行空三加密～提交重建任務～真實紋理映射～構建高分辨率實景三維模型。

圖1 三維原始影像進行預處理

5.2 立面圖制作過程

首先將三維模型由OSGB格式轉換為OSG格式，然后在DP-Modeler軟件上繪制房屋立面圖，最后將繪制的立面圖轉換成CAD格式，在南方Cass軟件中進行編輯并統計面積。

6 精度檢驗

本項目通過全站儀免棱鏡立面測量法，隨機抽樣測量了部分建筑物特征邊邊長，包括門窗邊長、蓋瓦邊長，房屋邊長等。一共采集了523條特征邊，通過統計對比分析，本次無人機傾斜攝影立面測量結果完全符合規范要求。

圖2 立面圖制作過程

7 無人機傾斜攝影測量技術的優勢

在本次立面測量中，無人機傾斜攝影測量技術充分體現了以下優勢：

（1）航飛機動性高，飛行任務受到的限制更少，成本更低，效率更高；

（2）需要的外業勞動強度更低、外業人員更少，外業操作更加智能；

（3）極大的減少了項目外業工期，減低了成本；

（4）能提供多角度建筑物影像，更加真實的反映建筑物各面實際情況；

（5）通過相關影像處理軟件，能夠構建真實實景三維模型，能夠詳細地表現地物多面的樣貌細節，尤其在本次立面測量中可以體現出房屋的屋頂蓋瓦、墻面門窗、外墻裝飾涂鴉等情況；

（6）通過相關軟件的數據處理，在三維模型的基礎上，可對測區地物高度、長度、面積、坡度、立面等進行量測，生成各類所需測繪產品。

8 結語

在本次立面測量中，通過應用無人機傾斜攝影測量技術，將原來測繪工作人員大量的外業工作轉變為內業工作，工作效率得到了極大提升，項目成本更低。本文通過描述無人機傾斜攝影測量技術在建筑物立面測量上的應用，體現了傾斜攝影測量技術的優越性。目前，無人機傾斜攝影測量技術已經在數字城市、露天礦山開采動態監測、地災應急調查、舊城改造、違法用地監測等項目上開展了應用。