无人机倾斜摄影测量在建筑规划竣工测绘中的应用

贺 波 李海燕

（江西省煤田地质局测绘大队，江西 南昌330000）

进入二十一世纪以来，我国建筑行业进入快速发展阶段，整体发展态势良好，在国民经济中占据了重要地位。随着社会环境的变化，建筑工程施工规模扩大，呈现出施工周期长、施工受外界干扰大、资源消耗大等特征，施工进度、质量、造价管控难度大，为了推动建筑行业的绿色化、高效化和低能耗发展，需做好建筑规划竣工测绘工作，引进现代化测绘技术，获取真实准确的建筑数据、影像等信息，确保建筑设计、施工与城市规划方案一致。无人机倾斜摄影测量是一种基于无人机遥感的现代化测量技术，能够实现高精度测量，获取立体影像，工作效率高，当前建筑规划竣工测绘中得以广泛应用[1]。

1 无人机倾斜摄影测量技术概述

无人机遥感技术是利用无线电遥控设备及加载好的程序控制装置获取测绘信息的一项技术。从系统框架上来说，无人机遥感技术系统主要由无人机飞行平台、飞行控制系统、摄影传感器、数据通讯系统、汽车运输设备及地面控制系统等部分组成，可根据测绘需求选择合适的技术设施，一般情况下，会选用固定翼无人机和EOS 5DMarkⅡ摄影传感器[2]。

无人机灵活度高，飞行需求条件第，可控性强，自动化程度高，只需根据测绘要求，设计好飞行航线，远程操控，设备便可随时起飞降落，深入地形险峻地段测绘，工作效率高，每周可监测面积达到了2100 平方公里，由于无人机上携带了彩色数字摄影机等高精密型数码成像式器材，能够获取清晰的全方位数字正摄像图，近景航拍精度可达亚米级，且所获取的影像可直接在系统中处理好，传输至地面控制系统，大大节省人力、时间成本，数据的准确性及精准度较高。无人机倾斜摄影测量技术的应用，使得无人机可以从垂直及倾斜等多个角度采集遥感影像，无需重复测量，即可获取完整、真实的地标物信息，大大提升了工作效率。

在建筑规划竣工测绘中，应用无人机倾斜摄影测量技术，技术人员可借助于地面站软件APCommander，来发出飞控、导航指令，全面获取目标建筑的信息，所得影像与人类感知相符，信息丰富真实，而且会提供真实、丰富的纹理信息，确保所构建的竣工建筑三维模型更为逼真，同时，可借助所获取的信息，来绘制1:500 竣工地形图，便于验收工作的开展。无人机操控起来灵活简便，作业机动性强，且无人机造价低，运行成本低，经济适用性好，具有极高的推广应用价值。不过，在长期实践中，这项技术也显现出了一些缺陷，比如说姿态稳定性欠缺，偶尔会出现行带排列不整齐、旋偏角偏大等情况，再比如说地面分辨率不足，影响成图精度，导致模型扭曲变形等情况，而且，其中某些技术设备及软件引进、维护成本偏高，推广受到限制，仍需进一步改进，争取能够在各项测绘工程中推广应用[3]。

2 无人机倾斜摄影测量的技术流程分析

2.1 航摄准备

首先应根据测绘需求，布设像片控制点，一般情况下会设置2 条航线，设置12 条平高点布设基线，在各条航线上设置高程控制点，布设5 条基线。布设玩像控点后，逐一检查无人机及所携带的设备是否正常运作，检查遥测信号是否正常，数据链路是否通畅，审核航线规划是否合理，一切正常，即可启动无人机，遥控无人机按照设计航线飞行，经飞行时等距或等时摄影。

2.2 内业数据处理

随着无人机遥感技术体系的成熟，市面上出现了很多的内业数据处理系统，技术相对成熟的有数字测量工作站Inpho，DPW、Jx-4CDPS、适普VirtuoZo，测绘工作人员可根据工作需求选择合适的处理系统。在制作DOM 的过程中，应该采集相关航摄资料，进行空三加密，应用地面布设的控制或POS 数据，获取外方位元素和DTM 数据，应用OrthoVista 模块、SeamEditor等，纠正单片，镶嵌拼接影像，进行匀光匀色处理，适当裁剪图幅范围，最终生成数字正射影像图[4]。

2.3 建筑规划图编辑

建筑规划竣工测绘工作完成后，需制作建筑规划图，确保图纸信息的真实性和准确性，从而保障工程建设的准确性。在工作工程中，应该及时掌握竣工信息，将生成的DOM 数据导入建筑工程GIS 影像库中，并在竣工建筑中添加 Super- Map DeskPro，实现矢量化转换，将工程摄影测量信息及时录入影像库中，确保信息的时效性。

3 无人机倾斜摄影测量在建筑规划竣工测绘中的应用分析

3.1 具体案例

以某城区建筑为例，分为4 栋高层及底层商业建筑，建筑物占地面积为41305.2m2，整体建筑面积为112840.35m2，应用无人机倾斜摄影测量技术，进行建筑规划竣工测绘，具体工作流程如下：①航摄数据获取。此次测绘采用五镜头航摄仪，单镜头焦距设置为24mm，航向重叠度、旁向重叠度分别达到了85%、80%，影响的地面分辨率为3.5cm，基于测绘需求，布设了4 各飞行架次，设计了27 条航线，其绝对航高达189m，基线长度为12m，间距设置为24m，航线总长度为20.8km；②空三加密，自动建模。将航拍获取的倾斜影像、外业像控点导入Smart3D 软件平台中，得出加密点高程及其平面位置，实现空三加密，再生成点云，构建不规则三角网，创建囊括实际地物的三维模型，实现全自动纹理映射，自动生成实景三维建筑模型；③采集数字线划图。测绘工作人员可以应用DPModeler 软件中的矢量测图模块，来采集内业数字线划图，实现高精度大比例尺地形数据的矢量采集，借助所获取的影像和全自动生成的三维模型，定位地面物体要素及其三维信息，使用软件自带的垂直辅助线和十字辅助线功能，为地物点提供移动方向参考，确保数据采集的准确性，减少外业调绘工作量；④成果数据。无人机倾斜摄影测量工作完成后，可获得的成果数据有建筑外观表面的点数据合集（点云）、囊括实际地物的三维模型及实景三维模型，同时应根据数据成果，编辑一份1:500 的竣工地形图[5]。

图1 无人机倾斜摄影测量示意图

3.2 误差分析和优化

虽然说，这项技术较为先进，自动化程度高，但难免受到外界因素干扰，产生误差，需加强控制。在测绘工作中，主要误差类型有：①像片原始分辨率的误差。在建筑规划竣工测绘中，地形图地物点的测绘精度要求高，但是无人机倾斜摄影测量的地面分辨率相对较低，无法满足其要求，工作人员应优化无人机的航行参数，采取降低航高、换长焦镜头等措施来提升影像的地面分辨率，达到相关测绘要求；②空三加密的影响。在应用Smart3D 软件平台空三加密时，可能会出现误匹配、飞点数据等情况，影像到空三精度，为确保数据的准确性，可采取人工干预措施，确保建筑竣工地形图精度要求达标；③人工采集的误差。虽然说无人机倾斜摄影测量属于自动化作业，但是也涉及人工作业模块，容易出现误差，比如说当不同高程面出现一个地物，人工采集难以保证数据矢量采集的准确性，需要由工作经验丰富、业务技能熟练的工作人员承担，基于不同角度来调整影像，保证数据采集的精度。

4 结论

综上所述，随着城市化建设进程的推进，城市土地资源日益紧张，科学合理的城市规划，有利于土地资源的高效化利用，推动城市的可持续发展。随着城市规划管理水平的提升，传统二维数据已经无法满足这项工作的需求，三维规划方案审批、三维地下管线审批成为了城市建设项目规划管理中的主要工作内容，在这种情况下，建筑规划竣工测绘也应该引进现代化的测绘技术，获取三维数据。无人机倾斜摄影测量工作效率高，利用灵活的无人机能够拍摄到目标建筑的所有信息，构建出三维立体模型，让工程验收人员准确观察到建筑建设情况，审核其是否满足城市规划设计方案，从而给出合理的审批意见，大大提升工作效率与质量。