虚拟测量在无人机测绘成果中的应用

孙艺洋

（拓佳丰圣（上海）科贸有限公司，上海200000）

测绘4.0：拓普康索佳应用方案专栏

虚拟测量在无人机测绘成果中的应用

孙艺洋

（拓佳丰圣（上海）科贸有限公司，上海200000）

近年来无人机以其机动灵活、成本低廉、现势性高的优点快速进入电力巡检、农林植保、灾难救援、测绘等领域。尤其在测绘领域中，无人机航测以其影像分辨率高、操作简便、更新快速的特点在农村土地确权、应急测绘、数字城市中得到广泛应用。

一、背 景

通常无人机完成空中影像和POS数据采集后，结合地面像控点数据经过空三解算，生成数字高程模型（DEM）和数字正射影像（DOM）。进入数字线划图（DLG）生产阶段后，广泛应用的方法是创建立体模型后通过计算机立体视觉方式，结合外业调绘提取地物要素。除此以外，生产实践中也可将DOM导入CASS、EPS等成图软件中作为背景直接绘制DLG。

近年来随着国外无人机数据处理软件的引入，以Agisoft Photoscan、Pix4D等为代表的无人机影像处理软件将传统数据生产方法自动化，通过傻瓜式的一键后处理模式，无需任何人工交互过程，可直接处理得到DOM、DSM、点云3种类型成果。

无人机获取到的DOM分辨率为1～20 cm，视觉效果非常理想，从二维平面角度分辨道路、房屋等边界信息时直观而便捷。但是在分析提取地物影像特征及坡坎等存在高差的区域时，存在严重不足。而DEM/DSM虽然表达了地面高程变化，可以用于精确计算提取坡度信息，但在可视化方面较DOM有着巨大的差距。

虚拟测量（LOGO如图1所示）就是在这样的环境下应运而生，通过将DOM和DEM/DSM叠加套合（如图2所示），在计算机中创建三维虚拟环境，充分发挥了DOM和DEM/DSM分辨率高、显示效果精细的优点，使得测量员在计算机上就可以获得身临其境的效果，方便进行地物和特征线的提取工作。

图1

图2

二、新的应用模式

由于无人机提供了高分辨率、高精度成果，以拓普康天狼星为例，平面和高程外符合精度均可达到5～10 cm。在如此高的精度支撑下，许多测量和分析工作将变得轻而易举。

1.提取特征线、高程点

在三维虚拟环境下，测量员可以轻易地从不同角度浏览数据，辨别提取地物边界、高程点等信息。如图3所示。

图3　提取特征线、高程点

2.体积方量计算

三维虚拟环境下，测量员只需绘制所需的边界，点击计算后可立刻得到相应的填挖方信息。如图4所示。

图4　体积方量计算

3.光照及阴影分析

测量员在接近真实的环境中，通过拖动鼠标、控制时间进度，即可得到准确的光照和阴影变化。如图5所示。

图5　光照及阴影分析

4.决策分析

在大坝建设分析过程中，仅通过鼠标滚动调整水面高度，用户就可以准确地随时分析掌握淹没边界、蓄水量和水深之间的关系。如图6所示。

5.虚拟现实

通过将3D模型直接插入三维虚拟环境，用户可以进行各种模拟和漫游，并设计路线和镜头生成电影，为非专业测量用户提供丰富易懂的成果。如图7所示。

图7　虚拟现实

三、结束语

虚拟测量为无人机测绘成果的应用提供了一种新的方式，测量从传统的外业转化为内业。随着智能化的发展，自动提取特征边界、创建三维模型的技术将很快得到完善，测量员可从繁重重复的外业和内业工作中解放出来，无人机成果数据的应用也将开启全新的时代。

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（本专栏由拓佳丰圣和本刊编辑部共同主办）