無人機傾斜攝影測量在建筑規劃竣工測繪中的應用

賀 波 李海燕

（江西省煤田地質局測繪大隊，江西 南昌330000）

進入二十一世紀以來，我國建筑行業進入快速發展階段，整體發展態勢良好，在國民經濟中占據了重要地位。隨著社會環境的變化，建筑工程施工規模擴大，呈現出施工周期長、施工受外界干擾大、資源消耗大等特征，施工進度、質量、造價管控難度大，為了推動建筑行業的綠色化、高效化和低能耗發展，需做好建筑規劃竣工測繪工作，引進現代化測繪技術，獲取真實準確的建筑數據、影像等信息，確保建筑設計、施工與城市規劃方案一致。無人機傾斜攝影測量是一種基于無人機遙感的現代化測量技術，能夠實現高精度測量，獲取立體影像，工作效率高，當前建筑規劃竣工測繪中得以廣泛應用[1]。

1 無人機傾斜攝影測量技術概述

無人機遙感技術是利用無線電遙控設備及加載好的程序控制裝置獲取測繪信息的一項技術。從系統框架上來說，無人機遙感技術系統主要由無人機飛行平臺、飛行控制系統、攝影傳感器、數據通訊系統、汽車運輸設備及地面控制系統等部分組成，可根據測繪需求選擇合適的技術設施，一般情況下，會選用固定翼無人機和EOS 5DMarkⅡ攝影傳感器[2]。

無人機靈活度高，飛行需求條件第，可控性強，自動化程度高，只需根據測繪要求，設計好飛行航線，遠程操控，設備便可隨時起飛降落，深入地形險峻地段測繪，工作效率高，每周可監測面積達到了2100 平方公里，由于無人機上攜帶了彩色數字攝影機等高精密型數碼成像式器材，能夠獲取清晰的全方位數字正攝像圖，近景航拍精度可達亞米級，且所獲取的影像可直接在系統中處理好，傳輸至地面控制系統，大大節省人力、時間成本，數據的準確性及精準度較高。無人機傾斜攝影測量技術的應用，使得無人機可以從垂直及傾斜等多個角度采集遙感影像，無需重復測量，即可獲取完整、真實的地標物信息，大大提升了工作效率。

在建筑規劃竣工測繪中，應用無人機傾斜攝影測量技術，技術人員可借助于地面站軟件APCommander，來發出飛控、導航指令，全面獲取目標建筑的信息，所得影像與人類感知相符，信息豐富真實，而且會提供真實、豐富的紋理信息，確保所構建的竣工建筑三維模型更為逼真，同時，可借助所獲取的信息，來繪制1:500 竣工地形圖，便于驗收工作的開展。無人機操控起來靈活簡便，作業機動性強，且無人機造價低，運行成本低，經濟適用性好，具有極高的推廣應用價值。不過，在長期實踐中，這項技術也顯現出了一些缺陷，比如說姿態穩定性欠缺，偶爾會出現行帶排列不整齊、旋偏角偏大等情況，再比如說地面分辨率不足，影響成圖精度，導致模型扭曲變形等情況，而且，其中某些技術設備及軟件引進、維護成本偏高，推廣受到限制，仍需進一步改進，爭取能夠在各項測繪工程中推廣應用[3]。

2 無人機傾斜攝影測量的技術流程分析

2.1 航攝準備

首先應根據測繪需求，布設像片控制點，一般情況下會設置2 條航線，設置12 條平高點布設基線，在各條航線上設置高程控制點，布設5 條基線。布設玩像控點后，逐一檢查無人機及所攜帶的設備是否正常運作，檢查遙測信號是否正常，數據鏈路是否通暢，審核航線規劃是否合理，一切正常，即可啟動無人機，遙控無人機按照設計航線飛行，經飛行時等距或等時攝影。

2.2 內業數據處理

隨著無人機遙感技術體系的成熟，市面上出現了很多的內業數據處理系統，技術相對成熟的有數字測量工作站Inpho，DPW、Jx-4CDPS、適普VirtuoZo，測繪工作人員可根據工作需求選擇合適的處理系統。在制作DOM 的過程中，應該采集相關航攝資料，進行空三加密，應用地面布設的控制或POS 數據，獲取外方位元素和DTM 數據，應用OrthoVista 模塊、SeamEditor等，糾正單片，鑲嵌拼接影像，進行勻光勻色處理，適當裁剪圖幅范圍，最終生成數字正射影像圖[4]。

2.3 建筑規劃圖編輯

建筑規劃竣工測繪工作完成后，需制作建筑規劃圖，確保圖紙信息的真實性和準確性，從而保障工程建設的準確性。在工作工程中，應該及時掌握竣工信息，將生成的DOM 數據導入建筑工程GIS 影像庫中，并在竣工建筑中添加 Super- Map DeskPro，實現矢量化轉換，將工程攝影測量信息及時錄入影像庫中，確保信息的時效性。

3 無人機傾斜攝影測量在建筑規劃竣工測繪中的應用分析

3.1 具體案例

以某城區建筑為例，分為4 棟高層及底層商業建筑，建筑物占地面積為41305.2m2，整體建筑面積為112840.35m2，應用無人機傾斜攝影測量技術，進行建筑規劃竣工測繪，具體工作流程如下：①航攝數據獲取。此次測繪采用五鏡頭航攝儀，單鏡頭焦距設置為24mm，航向重疊度、旁向重疊度分別達到了85%、80%，影響的地面分辨率為3.5cm，基于測繪需求，布設了4 各飛行架次，設計了27 條航線，其絕對航高達189m，基線長度為12m，間距設置為24m，航線總長度為20.8km；②空三加密，自動建模。將航拍獲取的傾斜影像、外業像控點導入Smart3D 軟件平臺中，得出加密點高程及其平面位置，實現空三加密，再生成點云，構建不規則三角網，創建囊括實際地物的三維模型，實現全自動紋理映射，自動生成實景三維建筑模型；③采集數字線劃圖。測繪工作人員可以應用DPModeler 軟件中的矢量測圖模塊，來采集內業數字線劃圖，實現高精度大比例尺地形數據的矢量采集，借助所獲取的影像和全自動生成的三維模型，定位地面物體要素及其三維信息，使用軟件自帶的垂直輔助線和十字輔助線功能，為地物點提供移動方向參考，確保數據采集的準確性，減少外業調繪工作量；④成果數據。無人機傾斜攝影測量工作完成后，可獲得的成果數據有建筑外觀表面的點數據合集（點云）、囊括實際地物的三維模型及實景三維模型，同時應根據數據成果，編輯一份1:500 的竣工地形圖[5]。

圖1 無人機傾斜攝影測量示意圖

3.2 誤差分析和優化

雖然說，這項技術較為先進，自動化程度高，但難免受到外界因素干擾，產生誤差，需加強控制。在測繪工作中，主要誤差類型有：①像片原始分辨率的誤差。在建筑規劃竣工測繪中，地形圖地物點的測繪精度要求高，但是無人機傾斜攝影測量的地面分辨率相對較低，無法滿足其要求，工作人員應優化無人機的航行參數，采取降低航高、換長焦鏡頭等措施來提升影像的地面分辨率，達到相關測繪要求；②空三加密的影響。在應用Smart3D 軟件平臺空三加密時，可能會出現誤匹配、飛點數據等情況，影像到空三精度，為確保數據的準確性，可采取人工干預措施，確保建筑竣工地形圖精度要求達標；③人工采集的誤差。雖然說無人機傾斜攝影測量屬于自動化作業，但是也涉及人工作業模塊，容易出現誤差，比如說當不同高程面出現一個地物，人工采集難以保證數據矢量采集的準確性，需要由工作經驗豐富、業務技能熟練的工作人員承擔，基于不同角度來調整影像，保證數據采集的精度。

4 結論

綜上所述，隨著城市化建設進程的推進，城市土地資源日益緊張，科學合理的城市規劃，有利于土地資源的高效化利用，推動城市的可持續發展。隨著城市規劃管理水平的提升，傳統二維數據已經無法滿足這項工作的需求，三維規劃方案審批、三維地下管線審批成為了城市建設項目規劃管理中的主要工作內容，在這種情況下，建筑規劃竣工測繪也應該引進現代化的測繪技術，獲取三維數據。無人機傾斜攝影測量工作效率高，利用靈活的無人機能夠拍攝到目標建筑的所有信息，構建出三維立體模型，讓工程驗收人員準確觀察到建筑建設情況，審核其是否滿足城市規劃設計方案，從而給出合理的審批意見，大大提升工作效率與質量。