無人機傾斜攝影技術在大比例尺地形圖測繪中的應用

摘 ?要：近幾年來，隨著科學技術的不斷進步使得無人機傾斜攝影技術在大比例尺地形圖測繪過程中得到了廣泛應用，這在一定程度上能夠在保障大比例尺地形圖測繪精度的基礎上提高測繪的效率，從而節省人力、物力、財力資源的投入，為測繪企業帶來良好的經濟效益。

關鍵詞：無人機傾斜攝影技術;大比例尺地形圖;測繪

中圖分類號：P231 ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2020）05-0000-00

0引言

本文結合某測繪單位對某城市平均海拔高度32.61±8.36m的西側區域進行大比例尺地形圖測繪過程中，使用無人機傾斜攝影技術進行分析。在該測繪項目中，主要利用大疆系列四旋翼無人機，并在每臺無人機上搭載兩臺索尼系列微單相機，在搭設相機過程中，相機傾斜安裝并與垂直方向成45°夾角。在實際測繪過程中，首先，工作人員駕駛無人機沿南北、東西方向各飛行一次，并獲得一份初步且詳細的地形圖資料。其次，用每臺無人機上裝備的索尼單相機進行垂直攝影，對地物頂面的紋理進行測量。此外，該測量過程設計的無人機航線高度為100m，航向重疊度為80%，旁向重疊度為75%，總共設置20條航線，測繪工作完成以后共獲得640張有效圖像。最后，對圖像進行初步篩選，然后將圖像傳輸到計算機系統中，利用均衡布點法對圖像進行處理，從而提高圖像質量和清晰度并最終順利完成三維建模，獲得精準的大比例尺地形圖。

1 無人機傾斜攝影技術在大比例尺地形圖的應用實例分析

1.1 實景的三維圖像建模

在本文案例中，工作人員主要利用大疆系列的無人機作為飛行平臺，對于實景三維模型構建過程而言，其主要是利用先進的三維圖像技術完成的，結合圖像中的地貌特征點、特征線以及特征面初步對圖像進行設置，最后利用專業的編輯軟件將相關數據繪制成地形圖，這在一定程度上不僅能夠提高外業測繪的深度，還能保證大比例尺地形圖的精度。此外，在構建實景三維模型時，技術人員在圖像中設置多個像控點，并對圖像的像素進行解算，然后將結果輸入到軟件中并完成最終的三維圖形建模。

1.1.1 構建工程

在該案例中，工作人員一共使用了兩臺相機，因此需要在編輯參數時設置兩個相機文件，以原始的pose數據為基準，利用WGS-84坐標系/或者按中文寫成1984坐標系，結合參數模型和大地水準面補償模型，將原始數據與測量數據進行對比并最終將數據轉換到當地平面。

1.1.2 傾斜攝影空中的三角測量

一般而言，技術人員在利用無人機傾斜技術繪制大比例尺地形圖時，其都會利用區域網五點布設法，在所測中心區域設置一個點，然后在其四周設置另外四個點，這樣就能滿足實際的傾斜攝影空中三角測量要求。此外，當無人機傾斜攝影完成以后，主要是利用空三加密法對數據進行處理，一般會將圖像模型的精度設為1.82pix，此時，要確保像控點的平度平面誤差最大不超過0.033m，最小不小于0.032m，同時，還要對其他四個監測點的測量精度進行檢查，只有確保監測點的精度處于標準要求范圍內，才能提高測量結果的準確性。

1.1.3 通過 ContextCapture軟件加載三維模型實景圖

當無人機采集到某個區域的圖像信息后，會將其儲存在模塊中，然后經過像對、格網、轉換等流程，將資料圖像轉化為OSGB格式的3D模型，轉換過程中直接將圖像轉變為數字高程模型，最終經過加載就能獲得準確的實景三維模型。

1.2 采集地形及地物信息

當建立好無人機三維模型以后，對該三維實景模型進行空間測量，然后利用旋轉模型的方法，從多個角度對目標區域進行觀察，將測量好的模型空間算量與觀察的結果進行對比，這樣就能提高地形與地物信息采集的效率和質量，這種類型的信息采集工作相比于傳統的工作模式而言，無需開展大量的外業作業，從而就提高了工作效率[1]。

1.3 無人機傾斜攝影技術的質量保證措施

1.3.1 低空攝影測量要點

在利用無人機傾斜攝影技術測繪大比例尺地形圖時，需要將無人機傾斜攝影技術的空間測量范圍與技術標準進行有效融合，這要求測量人員多次駕駛無人機進行反復測量，從而才能提高三維模型建立的準確性。在該案例中，工作人員在實際開展攝影測繪之前，都會進行一定的預先操作，然后將無人機在預先操作時飛行的速度圖像采集頻率等參數做好記錄，結合無人機實際的測繪精度對相關的參數進行調整，這樣就能得到準確的無人機初始測繪數據，這不僅能夠為后期測繪工作順利開展提供便利，還能提高測繪結果的準確性，此外，在實際測量過程中，要加強兩臺相機之間的聯系，對地物頂面的紋理做初步判斷，然后將測量的圖像進行適當調整，只有兩臺相機之間連接匹配后，才能對相關的參數進行校驗，從而得到最精準的測繪數據和圖像。

1.3.2 三維模型實驗數據的要點

一般而言，工作人員在利用無人機傾斜攝影技術對被測區域的圖像采集完成以后，會將影像資料以圖片的形式進行保存，這樣才能提高不同圖片之間的關聯性，從而就能為后期三維模型建立的順利開展提供良好的保障，并最終提高大比例尺地形圖測繪的精度。因此，可以在無人機平臺上架設兩臺傾斜攝影相機，同時，在處理地物頂面紋理時，要確保處理過程是連續的，這樣才能獲得連續的三維模型，從而才能為后期模型的處理提供良好的便利。

2 無人機傾斜攝影中的應用注意事項

（1）在利用無人機進行傾斜攝影過程中，其會產生自遮擋和建筑物遮擋等現象，因此無法對相關的圖像進行精準處理。此外，如果測繪區域的地形較為復雜，這就需要工作人員操控無人機多次進行飛行，從而從多個角度對區域圖像進行精準的測繪。

（2）在該案例中，技術人員使用了先進的大疆系列無人機以及成熟的SONY技術，然而，在實際使用過程中，技術人員在駕駛無人機時，必須充分考慮周圍環境因素對無人機飛行過程造成的干擾，盡量選擇光照好、風力適中的環境來進行測繪。

（3）對于無人機而言，其在實際飛行過程中會受到風力因素的干擾，如果風力較大，就會產生無人機抖動的現象，這會降低圖像的清晰度。因此，在利用無人機進行傾斜攝影測量時，工作人員需要將攝像機的像素設置在1/4像素以下，這樣才能保證獲得清晰的圖像[2]。

3 結語

綜上所述，隨著科學技術的不斷進步，無人機傾斜攝影技術在大比例地形圖測繪過程中得到了廣泛應用，同時，工作人員高效利用無人機傾斜技術不僅能夠獲取詳細的地形地貌資料，還能夠提高大比例尺地形圖測繪的質量和效率。因此，相關技術人員需要對無人機傾斜攝影技術進行不斷的改進與創新，在實踐過程中總結經驗與教訓，從而準確得到被測量區域的三維圖像模型，提高大比例尺地形圖的精度，帶動無人機傾斜攝影測量技術在測繪行業的快速發展。

參考文獻

[1]李能國.無人機傾斜攝影技術在大比例尺地形圖測繪中的應用[J].中國高新技術企業，2017（12）：45-46.

[2]周小杰，胡振彪，喬新.無人機傾斜攝影技術在大比例尺地形圖測繪中的應用[J].城市勘測，2019，169（1）：63-66.

收稿日期：2020-04-06

作者簡介：潘夏令（1991—），男，湖南長沙人，本科，工程師，研究方向：低空數字攝影測量。

Abstract：In recent years， with the continuous advancement of science and technology， drone tilt photography technology has been widely used in the process of large-scale topographic map surveying and mapping， which can improve surveying and mapping on the basis of ensuring the accuracy of large-scale topographic map surveying and mapping. It saves investment in manpower， material and financial resources and brings good economic benefits to surveying and mapping enterprises.

Keywords：drone tilt photography technology;large-scale topographic map; surveying and mapping