傾斜攝影測量技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用

繆愛平 雒金泉

【摘要】傾斜攝影測量技術(shù)發(fā)展迅速，在大比例尺地形圖測繪中優(yōu)勢明顯。本文首先對傾斜攝影測量技術(shù)進(jìn)行介紹，然后對傾斜攝影測圖工藝流程進(jìn)行分析，并以某工程為研究對象，對大比例尺地形圖測繪中傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用方式進(jìn)行詳細(xì)探究。

【關(guān)鍵詞】大比例尺地形圖;傾斜攝影測量技術(shù);流程

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.109

1、引言

大比例尺地形圖測繪中，一般采用數(shù)字化測圖方式，外業(yè)數(shù)據(jù)采集周期長，并且數(shù)據(jù)處理過程復(fù)雜，工作效率比較低。現(xiàn)如今，傾斜攝影測量技術(shù)發(fā)展迅速，在復(fù)雜地形勘測中數(shù)據(jù)采集方式便捷，同時對于后期數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行批量化處理，且成圖速度快，可滿足業(yè)主多樣化需求。因此，對傾斜攝影測量技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。

2、傾斜攝影測量技術(shù)

傾斜攝影測量技術(shù)發(fā)展迅速，能夠從垂直、傾斜等五個方向采集影像數(shù)據(jù)，在攝影過程中記錄航速、航高、縱向重疊以及旁向重疊等信息。當(dāng)影像數(shù)據(jù)采集完成后，即可利用傾斜攝影測量軟件對所采集的傾斜影像、地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)以及POS數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，再創(chuàng)建數(shù)字表面模型。在傾斜攝影測量技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)處理軟件包括Smart3D、ContextCapture、Pix4Dmapper等。

3、傾斜攝影測量測圖

在大比例尺地形圖測繪中，傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用，關(guān)鍵步驟包括航攝規(guī)劃、數(shù)據(jù)獲取、三維模型構(gòu)建、地形圖要素采集等等。

3.1航攝規(guī)劃

綜合考慮測區(qū)實(shí)際情況，對無人機(jī)航飛參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。航線、旁向重疊度應(yīng)控制在70%以上，如果測區(qū)地勢平坦，或者沒有人工構(gòu)筑物影響，則可適當(dāng)放寬，如果測區(qū)地形起伏比較大，則可適當(dāng)增加重疊度，而如果測區(qū)高差較大，則需合理分區(qū)，或根據(jù)地形起伏情況調(diào)整無人機(jī)飛行高度，確保像片重疊效果。在傾斜攝影測量技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，可能會受到無人機(jī)續(xù)航時間因素的印象，一個架次覆蓋面積在0.2km2～0.3km2之間，在實(shí)際測量中，需根據(jù)區(qū)域面積對航攝方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

3.2數(shù)據(jù)獲取

數(shù)據(jù)獲取內(nèi)容包括兩類，即像控點(diǎn)數(shù)據(jù)以及影像數(shù)據(jù)，為了保證航攝成果精度，首先需布設(shè)測控點(diǎn)，然后再進(jìn)行航攝。測區(qū)外圍特征點(diǎn)比較少，可采用靶標(biāo)布測形式。在傾斜攝影測量中，對于天氣環(huán)境的要求比較低，但是依然應(yīng)盡量在光線條件良好的天氣獲取影像，保證模型質(zhì)量。

3.3數(shù)據(jù)處理

在數(shù)據(jù)預(yù)處理中，需去除無人機(jī)姿態(tài)影響下所產(chǎn)生的質(zhì)量較差的像片，然后再結(jié)合控制點(diǎn)，應(yīng)用傾斜攝影測量技術(shù)進(jìn)行空三加密處理，進(jìn)而形成高密度點(diǎn)云。在三維模型創(chuàng)建中，可利用集群式操作方式，再根據(jù)檢查點(diǎn)檢查模型進(jìn)度，再以三維模型為基礎(chǔ)，采集地物要素。對于模型棱角處，需做好圓滑處理，在建筑物采集時，可采用線相交形式確定角點(diǎn)位置，合理規(guī)避人為采集所造成的誤差。

3.4調(diào)繪補(bǔ)測

在地物位置判斷中，如果模型不完整，則會影響判別結(jié)果準(zhǔn)確性，可采用外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測形式采集信息，然后再進(jìn)行核查。可在采集圖的基礎(chǔ)上完善信息，并做好整修處理，根據(jù)大比例尺地形圖測繪要求做好詳細(xì)檢查。

4、傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

4.1測區(qū)概況

某測區(qū)為居民區(qū)，總面積為2.52km2，通過現(xiàn)場調(diào)查，該測區(qū)地形起伏比較大，在測區(qū)范圍內(nèi)，共設(shè)置23個像控點(diǎn)，各像控點(diǎn)之間的距離為120m。在布點(diǎn)過程中，應(yīng)保證布設(shè)點(diǎn)能夠控制成圖范圍，如果區(qū)域面積比較大，則需合理分區(qū)，對于接邊地區(qū)增加像控點(diǎn)數(shù)量。在像控點(diǎn)精度控制中，應(yīng)用HiCORS系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集完成后，利用海南CORS中心進(jìn)行處理，進(jìn)而獲得各點(diǎn)CGCS2000平面坐標(biāo)以及正常高。在無人機(jī)航線設(shè)計中，共飛行6個架次，單架次均有5條航線。航攝相片共1454張，POS數(shù)據(jù)共749個，在無人機(jī)飛行中，相對高度140m，航向重疊度和旁向重疊度分別為80%、65%。

4.2內(nèi)業(yè)處理

對于內(nèi)業(yè)影像數(shù)據(jù)，需應(yīng)用Context Capture軟件進(jìn)行處理，關(guān)鍵步驟包括空三測量、三維建模。對于外業(yè)測定所得像片控制點(diǎn)成果，需在內(nèi)業(yè)環(huán)境中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并對區(qū)域網(wǎng)模型做好約束平差解算分析，最終將區(qū)域網(wǎng)納入至大地坐標(biāo)系統(tǒng)中。

4.2.1空中三角加密

在本次測繪中，將航攝數(shù)據(jù)與CPRS數(shù)據(jù)有效結(jié)合，并對POS數(shù)據(jù)進(jìn)行解算分析，提高POS數(shù)據(jù)精度。通過POS數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確提取像片連接點(diǎn)，再利用像控數(shù)據(jù)做好平差解算。在完成空三加密處理后，即可將將測量數(shù)據(jù)應(yīng)用于后續(xù)環(huán)節(jié)。

4.2.2正射影像制作技術(shù)要求

（1）單片糾正時，可采用逐片糾正方式，嚴(yán)格依據(jù)成圖規(guī)定和要求，實(shí)現(xiàn)最大區(qū)域化成圖，避免影像偏差。（2）選擇相片中心投影差比較小的影像，對影像進(jìn)行拼接處理，避免像片中建筑、高大樹木投影差對影像結(jié)果準(zhǔn)確性造成不良影響。（3）對于鑲嵌線，需根據(jù)自然線性地物進(jìn)行劃分，要求避免穿越建筑工程、地塊等。（5）圖像鑲嵌處理完成后，保證地物對應(yīng)關(guān)系。

4.2.3鑲嵌、勻光勻色處理

（1）鑲嵌處理。對正射影像圖進(jìn)行糾正處理和鑲嵌處理，保證線狀、面狀地物完整性，將相鄰正射影像圖進(jìn)行無縫拼接。（2）勻光勻色。對原始相片質(zhì)量進(jìn)行檢查，選擇適宜的樣本數(shù)據(jù)，拉開直方圖，采用正態(tài)分布形式。在勻色時，可利用影像勻光模塊，綜合考慮影像面積大小設(shè)置參數(shù)。在對影像進(jìn)行勻色處理后，如果勻色效果不好，則可利用Photoshop進(jìn)行手動調(diào)整。（3）立交橋完整性和接邊。在此過程中，可利用分層編輯DEM方法進(jìn)行多次正射糾正以及拼接處理。

4.2.4正射影像圖質(zhì)量檢查

（1）對影像文件地理坐標(biāo)進(jìn)行檢查，同時檢查X、Y方向像元地面尺寸、行列數(shù)的準(zhǔn)確性。（2）對像對之間的向前誤差、圖幅接邊差進(jìn)行檢查，判斷影像是否有局部模糊、扭曲變形等。（3）檢查正射影像圖飽和度以及色調(diào)，在三維重建中，可采用ContextCapture軟件，自動化水平比較高，自動形成測區(qū)三維模型。利用EPS軟件采集測區(qū)要素，然后導(dǎo)出DWG格式文件，并采用南方CASS軟件進(jìn)行優(yōu)化配置，即可形成DWG格式文件。最后通過南方CASS編輯地形圖，即可完成地形圖測繪。

結(jié)語：

綜上所述，在大比例尺地形圖測繪中，部分測區(qū)地形條件復(fù)雜，傳統(tǒng)測繪技術(shù)無法滿足實(shí)際需要，對此可利用傾斜攝影測量技術(shù)，能夠有效節(jié)約測圖成本，提升測圖效率，簡化測圖流程，同時保證大比例尺地形圖測繪結(jié)果準(zhǔn)確性。

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作者簡介：

繆愛平（1983.10.08），男，江西崇仁，工程師，主要從事基礎(chǔ)測繪、地形測量、和變形監(jiān)測工作。