无人机倾斜摄影测量在大比例尺地形图测图中的精度分析

邢晓平 毕进超

【摘  要】三维模型的数字化过程对模型精度和数字信息采集精度都有极高的要求。本文结合工程实践数据，开展了无人机倾斜摄影测量实验：借助MapMatrix 3D软件分析了无人机倾斜摄影空中三角测量的精度，并分析了倾斜摄影测量获得的密集点云数据在大比例尺地形图中的精确度。

【关键词】无人机;倾斜摄影测量;三维立体模型;精度分析

引言

随着中国经济发展的突飞猛进，基础设施建设不断推进，各个行业都对测绘的现势性和精细度方面提出了更高的要求，传统的测量手段已不能完全满足社会的需要。目前，国内外已经将无人机倾斜摄影测量技术作为现下一阶段的热门课题，无人机摄影测量系统已经在地形图绘制、环境灾害治理、土地利用和恢复、交通、应急救援等一系列重要的领域得到了广泛的应用。在大比例尺地形图测图精度的研究中，国内学者对于无人机倾斜摄影测量技术在大比例尺测图中的精度研究还没有完全开展。因此，对于无人机倾斜摄影测量三维模型的精度分析研究具有极高的生产价值和科学价值。

1.无人机倾斜摄影测量原理及技术流程

1.1无人机倾斜摄影测量原理

倾斜摄影测量技术是利用一组垂直镜头和四组角度不同的倾斜镜头来进行摄影测量，从而得到包括重叠度、航向、航速等一系列信息，通过内业相应软件生成三维模型。无人机的发展使倾斜摄影测量技术得到了飞速发展，通过获得的五个角度的影像信息，可以减少遮挡物的影响，而且对于重叠区域的拍摄可以有效提高三维模型的信息特征。

1.2技术流程

2.工程实例

2.1研究区概况

此次研究区位于威海市临港区窑夼村东北，介于东经122°02′38″至122°02′59″，北纬37°20′48″至37°21′01″之间，面积约0.15平方公里。西边与孙家沟村相邻，南边与窑夼村相邻，属于丘陵地形，海拔高度相对较大。

2.2像控点布设

在测区内均匀布设并采集4个像控点，其均匀布设在测区地势平坦且易到达的区域，覆盖整个测区。

2.3三维实景模型制作

Context Capture软件是一款优秀的摄影测量建模软件。利用三维重建算法，经过空中三角测量、密集匹配、纹理映射等过程对影像进行处理，即可构建三维模型。

此次野外共采集影像825张，其中包括竖直影像165张，其他四个方向的倾斜影像共计660张。对照片及pos数据进行检核，数据质量准确实用，可以进行内业处理。此次内业处理采用的是Context Capture软件，这款软件对数据处理的自动化程度比较高，不需要过多的人工参与，人工占用时间比较多的是控制点的刺点，可生成效果比较好的三维模型，因此本实验采用这款软件进行数据处理。

2.4精度评定

在测区内里利用RTK采集4个野外控制點坐标，进行空中三角测量定向点的精度评价，同时利用RTK测得了8个检查点坐标作为空三测量精度的检核点坐标进行检核点的精度评价。

在三维模型上测定4个定向点的坐标，计算定向点坐标的残差，统计如下表所示。

计算可得定向点平面中误差为0.069m，高程中误差为0.12m。1：500丘陵地区平面定向点中误差最大限差为0.13m，高程中误差最大限差为0.2m。说明空中三角测量定向点的平面和高程精度均满足丘陵地区1：500三维模型生产最大限差要求。

在三维模型上定出8个检查点的坐标，计算检查点坐标的残差，统计如下表所示。

计算检查点平面中误差为0.097m，高程中误差为0.142m。1：500丘陵地检查点平面中误差最大限差为0.175m，高程中误差最大限差为0.28m。说明空中三角测量检查点的平面和高程精度均满足丘陵地区1：500三维模型生产最大限差要求。

3.结论

精确、直观、快速的测绘方式一直是大比例尺测绘图中的重点，也一直是测绘领域的重要课题。本文以威海市临港区窑夼村东北测区的废弃采石场为研究对象，利用无人机倾斜摄影测量系统对测区进行高精度三维建模，通过RTK实地测量控制点坐标和检查点坐标，与模型实际量测值对比进行精度分析，可以看出无人机倾斜摄影测量完全能够满足大比例尺测图精度要求。无人机倾斜摄影测量系统具有更加精确、直观、快速的优点，相信在以后的地理信息产业中能发挥更大的作用。

参考文献

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