无人机倾斜摄影测量技术在城市基础测绘中的应用

文会学

沈阳市勘察测绘研究院有限公司 辽宁沈阳 110004

随着各大中城市大比例尺地形图数据库建设的完成，现势性的大比例尺地形图数据成为城市建设需求的关键。“十三五”期间，地理信息与地图制图方面，突破了基于倾斜影像的三维城市模型自动提取技术，提高了三维城市建模和可视化效率。

1 无人机倾斜摄影技术的基本内涵

无人机倾斜摄影技术融合了无人机技术、倾斜摄影技术两者的优势，在工作原理方面也有着明显的体现。该技术的实施原理是，在无人机上安装多台传感器设备，在无人机飞行过程中，传感器能够从各个倾斜角度，对当地的地形地貌等信息进行采集，主要是收集影响信息，并将其保存下来传输到地面。倾斜摄影技术本身具备显著的优点，在采集影响信息时体现出多方位的特点。这意味着无人机倾斜摄影技术不仅能保障影响信息的准确性和完整性，而且不需要耗费过多的人力资源，节省了一大笔费用。同时还能根据当地的实际情况，生成三维模型，让测绘人员更加直观地了解当地地理信息。仿真的模拟场景，使得测绘结果更有说服力。因此，无人机倾斜摄影技术已经成为地形测绘工作中的核心技术，是获取地理信息的重要手段[1]。

2 关键技术

2.1 测量的控制

在利用无人机进行倾斜摄影测量活动以前，先调节无人机所有的指标，保证其处于理想的状态，这样才能提高数据测量的准确性，为三维模型准确、成功的构建奠定夯实的根基。为此，可从下述两个层面提升无人机测量质量：第一，提升无人机管控点的测量精准度。第二，增添恰当数量的控制点。如果需要对房屋密集区域进行无人机倾斜摄影测量，那么要每隔150m设置一个控制点，而对于房屋相对稀疏的地区而言，可以每隔300m设置一个控制点。

2.2 倾斜摄影

从各个角度拍摄测绘区域的图像，获取大量有效信息。目前无人机倾斜摄影技术要求在无人机上搭载的镜头类型为五视镜头。顾名思义，这种镜头能够从各个视角进行摄影，采集到的影像信息是十分全面的。同时在惯导系统的配合支持下，对所拍摄影像的地理坐标进行记录。无人机的实际航飞需要考虑多种因素，尤其是航线的规划、飞行高度的确定等，不仅受到各种因素的影响，也关乎影像采集效果。因此，要对测绘区域的实际情况有深入的了解，可以通过选择合适的特征地物，作为参考对象，来确保影像重合度较高。在航拍工作完成后，要及时检查所采集到的影像信息，并将没有保存价值的数据删除掉，例如在无人机起飞和降落过程中记录的影像是没有实际价值的。在实际摄影测量过程中，工作人员可以将这两种镜头相互配合使用，结合不同区域的光照情况，选择适当的曝光点对目标地加以图像采集，如此便可以达成多维度摄影目标。在运用多视角摄影完毕之后，先要处理有关图像，之后依据处理结果构建虚拟影像，之后在视野范畴内选取倾斜摄影影像，且把其体现到虚拟影像中。之后加工影像，将影像建筑物产生的凸起重影剪切[2]。

2.3 图库一体采编

利用山维EPS地理信息工作站进行图库一体采编工作；利用三维模型及正射影像相结合的方式进行数据采集，三维模型主要采集房屋、房屋附属设施、属性标注，其他地物可在正射影像上采集。两种采集方法可以依据具体的地物情况灵活转换。根据这两种方式绘制出地形图后，再野外调绘，即针对建模效果不理想的地物和有遮挡地物，内业在判断不准时不进行采集，同时标注出“此地物内业无法判断，需外业实测”的字样，外业将核查、补测、属性调绘同时进行。

2.4 运用空中三角测量手段作为辅助

空三加密手段建立于测绘软件辅助的前提下，运用空中三角测量能够密切关注地物遮挡关系以及几何变形状态，并且符合了多视影像联合平差的地形测绘目标。空中三角测量设有POS系统，因此可以有序匹配各类的外方位影像元素。经过匹配操作后，再去绘制控制点坐标与连接线。虽然通过无人机倾斜摄影技术采集到的影像资料具有较高的可信度，比较贴合实际，但为了确保严谨科学，还要对地形图的精准度进行检验。因为受到各种因素的影响，地形图中存在一些误差是难以避免的。为了保障检验精度，就要选择科学合理的检测方式。目前常采用的检测手段主要是在无人机航摄时，在测绘区域设置散点，用于检查测绘精度。最后还要经过反复的误差测量以及校正，将误差控制在较小的范围内，来提高测绘地形图的精度。否则将会出现策略偏差，测绘地形图与实际地貌差距多大，导致测绘工作所花费的精力遭到浪费[3]。

2.5 土地开发项目应用

基于无人机倾斜模型进行土地开发，首先能够在较短的时间内，将开发范围内的现状以三维模型的形式固定下来，防止因加盖扩建而导致的补偿费用上的矛盾；其次，倾斜三维模型能够将地物纹理很精细地表现出来，在内业仅需少量的作业人员就能够将项目区范围内的地形图和房屋矢量数据绘制出来，同时基于三维模型还能够将房屋材质和楼层信息采集到。大大节约了外业数据采集的工作量，同时节省了大量的人力、物力和时间成本。将倾斜三维模型导入EPS软件中，对地面附着物进行矢量化，同时基于精细三维模型进行房屋结构、楼层和行政区划等属性判读，并在SuperMapiDesktop软件中，将相关属性添加到房屋矢量面的属性表中，建立数据库。对于少量遮挡、漏测部分，通过外业调绘进行补测。

综上所述，地形测绘工作能够创造极大的社会效益，得到的地理信息为社会生产建设提供了指导，也便于国家开展国土管理工作。近年来，我国地形测绘工作水平有了极大的提升，这离不开无人机倾斜摄影技术的支持。与传统的地形测绘方式相比，利用无人机倾斜摄影技术进行信息采集，无疑具有更高的效率。而且采集到的影像资料准确可靠，具有较高的参考价值。