基于消费级无人机倾斜影像的三维测图技术分析

2020-08-30王爱华

建材与装饰 2020年25期

关键词：控制点建模摄影

王爱华

（山东省国土测绘院，山东济南 250100）

0 引言

无人机倾斜影像技术的实际应用是测绘遥感领域中的新应用技术，已经打破了正摄影响成果，通过倾斜摄影进行三维测图，从而能够提高测图的质量和效率，获得比较完整的地形地貌信息，这对实际测图工作的整体水平提高也有着积极意义。

1 消费级无人机倾斜影像系统构成及影像获得过程

1.1 消费级无人机倾斜影像系统的构成

无人机倾斜影像系统是多部分构成的，每个组成部分所发挥的作用各不相同，如：①无人机飞行平台系统组成部分，是倾斜影像系统的重要构成，该系统涉及飞行控制系统以及起飞着陆设备和发动机等诸多部件内容，多是采用玻璃钢以及碳纤维复合材料进行加工形成，能够最大限度减少机体重量，提高机体强度，使得飞行平台系统更为合理化，保障其良好性能[1]；②无人机倾斜影像系统中的飞行控制和导航系统是比较重要的组成部分，导航系统中飞行控制以及管理计算机等部件都是比较重要的，其主要的功能是进行控制飞行器姿态和飞行轨迹的控制，是系统核心的组成，而GPS 惯性导航系在测定移动。目标空间位置以及姿态方面发挥着比较突出的作用，这是差分GPS 实时定位技术以及惯性导航系统构成；③任务设备也是系统重要的构成部分，其中涉及摄影机控制系统以及摄影机等部件，这一部分的主要功能就是进行采集以及存储获得航摄影响数据，从整体上提高摄影测量的质量[2]。摄影相机的质量性能对倾斜摄影的质量有着直接影响，表1 为多视角航空摄影相机的参数。

1.2 消费级无人机倾斜影像获得的过程

消费级无人机倾斜影像的获得需要多个环节，这就需要保障在每个环节都要能够控制好质量，主要是按照任务提出-设计航线-检查数据-影响预处理过程。无人机进行航摄前需要结合作业任务进行相应的规划，对测区的状况以及范围以及选择摄影机等都要结合实际需求进行规划，确定拍摄的时间以及无人机起降位置，保障无人机低空飞行的整体安全，将空域资源要能进行科学运用[3]。航摄前相关人员也要注重对航空管理部门申请飞行许可，没有获得批准就要重新拟定飞行计划。再者，就要注重在航线的设计方面加强重视，做好作业飞行的相应工作任务，结合无人机飞行任务以及低空数字航摄范围，做好技术参数的设置工作，按照相应的规定轨迹来飞行，如设置航行高度以及进行设置像片重叠度，和航线的参数等，将地面的准备工作也要积极进行完善，选好起飞点进行组装无人机以及航摄仪，做好系统化的地面联机测试的工作，结合任务要求以及各技术参数，保障前期的工作进行完善。而在进行数据的检查工作实施中，主要是对影像的质量进行检查，对影像的清晰度以及色调的一致情况，层次是不是鲜明的等进行质量检查，只有保障这些基础工作方面的质量，才能真正有助于实现工作的目标[4]。

表1 无人机航空摄影相机参数

2 三维测图技术的应用要点

在无人机倾斜影像三维测图技术的实际应用过程中，要从多方面加强质量的控制，以下几点应用要点要加强重视：

2.1 数据信息的采集要点

无人机倾斜影像三维测图技术应用获得相应的数据信息时候就要加强重视，在对地面像控点进行布设过程中，就要能从多环节加强重视，其中外业控制点布设质量控制上，就要注重按照相应的要求原则执行，地形的测量时候像控点坐标量测适合大部分的测量方法以及精度要求，按照低空摄影测量的内外业成图精度规定，要注重在实际的布设过程中能够在同一位置平面点以及高程点，联测成平高点是比较适当的[5]。对于像片控制点要注重不受单个图幅限制，依照航线在整个测区进行统一化布设，无人机获得影像前要注重在地面设置明显标记，这样能够有助于后续的刺点精确，有助于提高控制点可靠程度。内业控制三角测量解算和三维模型精度的检验过程中，可选择中线交叉点以及道路标记线为像控点。

进行数据采集过程中通过无人机地面控制软件设计航线，飞行前可在控制软件上规划航拍区域，并要注重设置飞行高度，将计算进行积极优化，对相机倾角和影响重叠度相应参数要注重优化，结合优化算法的软件应用来生成一次正摄以及二次倾斜摄影的规划航线，自动预估航行的时间，按照实际的需要实现智能化的续飞目标。此次进行试验的过程中航飞的相对高度为110m，地面分辨率达到3.0cm，旁向重叠度76%航向重叠度80%，采集了1511 张影像。

2.2 三维模型的构建

无人机倾斜影像三维测图技术应用在进行构建三维模型的环节时要注重积极优化，通过全自动迅速三维魔性的建立，运用相应的软件，如ContextCapture，有着比较突出的自动化优势，在进行构建三维模型的过程中发挥着比较突出的优势，不用过多人工干预，通过二维影像的方式在空中三角量测方面能够起到积极的促进作用，同时也能将解算相片外方位元素的作用得以充分发挥出来，建立成比较逼真的模型。ContextCapture 软件的实际应用下获得和建模要求重叠度的影像预处理，导入到ContextCapture 当中，导入的照片数据和对应POS 数据，飞行区域视频资料也能导入其中，这样能够在纹理的提取方面带来便利。而在控制点的刺点方面，要注重设置相应空间参考系统，选择坐标系，每个控制点在一个方向上3 张照片上刺出，每个控制点需要有15 张照片上刺出。接着在连接点方面是一个要点环节，空三加密的结果如果不是很好，要就在需要指出添加链接点。然后进行控制三角测量，在这一环节要设置好相应参数，自动化地估算影像位置，从这些基础层面就能为建模打下基础。

挑选相应数量野外控制点匹配运算。空中三角的测量方面在ContextCapture 的软件应用下就能进行加载测量区域的影像，给定控制点，软件应用下能够实现各模型空间公共光纤最佳交会，从而能够将整体区域归入地面坐标当中，恢复地物空间的关系。再者就影像进行密集匹配的过程中，通过ContextCapture 的运用实现影像同名点自动化匹配，将地物的细节进行清晰的表达，从而就能有助于提取多特征密集点云。进行设置建模区域的时候，会涉及比较多的运算，生成的瓦片数据可能会对建模的质量产生影响，这就需要结合电脑性能进行设置瓦片分区，只有从这些基础层面得到了强化，才能有助于建模的质量得以有效控制。

2.3 无人机倾斜影像三维测图实施

无人机倾斜影响三维测图技术的应用中在建立三维模型后就要注重从后续的三维测图的工作方面加强质量控制，通过选择智能三维测图系统加以科学运用，实现地形图测量的工作，在操作上较为简单化。通过建立项目导入三维的模型，然后进行相关的参数设置，操作人员在模型的基础上将点线面进行采集，依照图层附属信息进行设定。内业的采集编辑后就要做好确认属性以及对遮挡部分内容做好外业的调绘和补测的工作。另外，就要做好相应的精度分析，将成果完成后通过人机交互检查的方式做好试验区域的测图成果质量检查，从几个方面要加强重视，实景的三维模型精度的验证是重要的内容，三维模型在生成后，把没有参与到空中三角测量像控点为模型检核点，进行构建三维的模型精度，将相应的检查结果呈现出来。还要注重将测土的成果精读进行有效验证，选择相应的地物要素，通过GNSSRTK测量方式进行采集检查点坐标以及和测图的成果做好比较。