利用无人机倾斜摄影技术完成测绘地形图探讨

倪佳琦 周慧萍 王合玲

摘 要：随着无人机技术的发展，无人机倾斜摄影技术在各个领域中得到广泛应用。本文提出了一种基于无人机倾斜摄影技术所获得的实景数字三维模型测绘大比例尺地形图的方法，总结了基于无人机倾斜摄影生产实景数字三维模型和测绘地形图的流程，实例验证了基于无人机倾斜摄影生成的三维模型测绘大比例尺地形图的可行性，并且做了相应的精度分析。

关键词：无人机；倾斜摄影；地形图

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0139-01

1 引 言

倾斜摄影技术它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限。通过在同一飞行平台上搭载5台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜五个不同的角度采集影像；拍摄相片时，同时记录航高，航速，航向和旁向重叠，坐标等参数，然后对倾斜影像进行分析和整理。得到带有位置信息的三维模型为了证明利用倾斜图通过倾斜摄影模型生产地形图进行了实验、验证。

2 检验流程

基于无人机倾斜摄影生成三维模型测绘地形图主要包括：外业航飞数据采集、像控点布设与量测、内业空中三角测量、生成三维模型和制作地形图几个主要部分。

2.1 无人机倾斜航摄和像控

本次航摄采用固定翼无人机搭载倾斜航摄仪进行数据获取。用倾斜航摄仪获取的数据做三维模型，同时进行适当的地面测量，来确保满足高程精度要求。

（1）飞行重叠度保证了下视航向重叠度在75%以上、旁向重叠度在75%以上。

（2）一个垂直、四个倾斜共五个不同角度的倾斜摄影数据地面分辨率3cm。

像控点的联测首选连续运行基准站系统（CORS）支持下的网络RTK和似大地水准面进行三维坐标测量，当网络RTK没有信号或无法测量时，采用“常规RTK”、“GPS双基准站一次上点法”或“GPS静态觀测”方法进行平面测量，高程测量采用GPS高程水准拟合法。

2.2 三维建模

在三维重建过程已经能够实现全自动计算，会依据内部规则算法，自动选择在对面视角上的最佳像对模型，最终形成三维尺度的密集点云。点云随后自动转换为不规则三角网TIN结构，同时将由于图像匹配错误而引起的TIN进行删除和修复，并基于内在几何关系，将TIN模型进行平滑和优化，达到最佳的三维表达效果。最后根据三维TIN的空间位置信息，自动寻找最佳视角影像，并完成模型纹理的构建，最终形成完整且真实的三维模型体。

2.3 地形图数据生产

依据省标《1：5001：10001：2000地形图航空摄影规范》（DB33/T552-2014）地物点分类要求。为保障地形图生产精度，本项目根据不同地物点类型，采用倾斜摄影成图结合解析法的方式进行生产。

试验项目基本要求是基本等高距为1m的山地采用倾斜摄影成图法绘制，部分农村房屋采用解析法采集。图根点和像片控制点的平面和高程测量采用RTK测量技术。

采用DP Modeler测图软件对以上数据进行导入，制作工程文件，由作业员在工程中进行点、线、面测图，并按照国标要求赋予图层与属性信息。测图成果为初级线划图，经DP Modeler软件导出为cas格式。

再利用南方CASS2008成图软件进行编辑。图形要素的层次、颜色、线宽、线型须符合图示、规范，格式为.dwg文件。

3 项目成果检校

3.1 模型检核

实景三维模型生产完毕后，将未采用控制点作为模型检核点，进行模型绝对精度检测，经检测X方向平均误差为0.068m，Y方向平均误差为0.050m，Z方向平均误差为0.102m，符合项目精度要求。

3.2 成果检核

成果完成后，需进行精度检测工作，采用数据抽检的手段，用人工检查核对和人机交互检查相结合的方式对测区的测图成果质量进行检测。

（1）将测区检核点合并至实景三维模型中进行平面与高程的绝对精度检测结果符合项目要求。

（2）根据测区已有大比例尺地形图资料，检测实景三维模型、大比例尺测图成果的相对精度结果符合项目要求。

（3）在编图成果中随机选取5处区域，根据区域内测得要素由外业人员进行实地点位采集，与测图成果比较，计算点位中误差，得出绝对精度。

4 结 论

实验检测结果合理，精度满足城市1：500大比例尺测图国标要求。利用倾斜摄影的自动化空三与建模优势，能够在较短的时间生产高质量、高精度的模型成果基础上，进行大比例尺地形图测绘工作，将以往需要全野外测绘的测图工作转变为内业加部分外业调绘，可大量减少外业人员劳动强度，外业采集更自主、更高效，技术路线可行。具体可应用于农村土地确权、国土规划用图等领域，在不方便外业人员作业的地区，如新疆部分地区，农村土地确权工作开展，以及部分山区、高危地势地区地形图的获取，具有深远的意义。

参考文献

[1]《1：500、1：1000、1：2000比例尺地形图航空摄影外业规范》（GB/T7931-2008）[S].2018，12.

[2]《1：500、1：1000、1：2000比例尺地形图航空摄影内业规范》（GB/T7930-2008）[S].2018，12.

[3]《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）[S].国家技术监督局，2001，9.

收稿日期：2018-3-12