倾斜摄影测量技术在永靖光伏测图中的应用

2022-02-16花春亮

电力勘测设计 2022年1期

花春亮，王彬，王巍

(中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司，甘肃兰州 730050)

0 引言

光伏扶贫是实施精准扶贫、精准脱贫的重要举措，从光伏产业角度看，实现了拉动产业发展、光伏应用与农村资源的有效利用，甘肃省内扶贫光伏建设场地多选址荒芜的山区，许多集中式扶贫光伏勘察设计项目体量大、要求高、任务重，传统的人工测图和无人机立体测绘地形图在进度上难以满足业主的时间节点要求，为了适应集中式扶贫光伏电站工程进度，寻求一种高效的内业测图模式提高无人机测图的效率就显得尤为重要。无人机倾斜摄影测量技术通过搭载多镜头从多角度、多尺度获取地表真实信息,在一定程度上降低了地形起伏对测图精度的影响，利用建模软件生成实景三维模型可以快速进行裸眼三维测图，极大提高了光伏测图的效率。

1 倾斜摄影测量技术原理

目前无人机航空摄影测量技术中应用最广泛的是倾斜摄影测量技术，倾斜摄影测量技术通过搭载多镜头、从多角度、多尺度获取地表信息，辅助以高精度定位定姿系统(position orientation system，POS)数据，经空三处理后生成数字高程模型，其核心特征在于多镜头同时曝光同时摄影分别存储记录影像数据[1-2]；倾斜摄影测量技术与传统正射航空摄影测量技术相比，优势在于多角度、多方位对地表信息进行采集存储，在后期数据处理方面更多依赖倾斜摄影的密集匹配技术。

2 倾斜摄影测量技术路线

倾斜摄影测量平台其核心组成包括：无人机、飞行控制系统、倾斜航摄仪及POS系统，其数据处理联合平差时需充分考虑影像间的几何变形和遮挡关系，结合POS系统提供的多视影像外方位元素，建立连接点和连接线、控制点坐标、GPS/IMU 辅助数据的多视影像自检校区域网平差的误差方程[3-4]，通过联合解算，确保平差结果的精度；完整倾斜摄影测量数据处理包含相机检校、数据预处理、多视影像密集匹配、空三加密区域网平差、实景三维建模等关键内容，倾斜摄影测量技术路线如图1所示。

图1 倾斜摄影测量技术路线

3 工程应用实例

3.1 测区自然地理概况

永靖光伏测图项目位于永靖县东北方，光伏电站项目建设规模35.581 MWp，测图面积12 km2，测区海拔高低悬殊，地形复杂，山川交错，河谷纵横，属于盆地边沿的次高山群及高原浅山丘陵区，大部分地区被黄土覆盖，地势北高南低，受季节性降雨影响，河流冲刷严重，地表沟壑，交通条件极差。

3.2 工程准备

接受测图任务后，收集测区相关地形图、控制点、水文气象等资料，在开源的谷歌地球、奥维地图下载测区的高分辨遥感影像，根据成图精度和测区地形起伏情况室内设计布点方案，依据室内布点方案外业布设控制点和一定数量的检查点如图2所示，同时完成测区房屋、电力线、管道等重要地物的调绘任务。

图2 控制点地标图

3.3 倾斜影像获取

倾斜影像通过无人机平台搭载固定角度的倾斜相机在测区上空拍摄相片获取的。根据1∶1 000 地形图成图规范和三维建模对数据的要求，原始像片空间分辨率为 10 cm。无人机相对航高800 m，东西向共飞行 6 条航线，为保证测区山谷的纹理信息采集精度，旁向重叠度设置为70%，航向重叠度为80%，按照《1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形图航空摄影规范》对倾斜影像数据进行质检，确保数据满足质量要求，其无人机航测任务示意图如图3所示。

图3 无人机航测任务示意图

3.4 实景三维建模

利用相关实景三维建模软件处理倾斜摄影数据, 将无序的影像在空间中相互对齐并构建与真实状态下相接近的统一的空间模型，经过区域网整体平差、多视影像密集、构建三角网、创建白膜、纹理自动映射生成实景三维模型[5]，第一步需要对影像进行空三加密操作，控制点和POS数据的精度直接影像空三加密的质量，结合外业调绘成果在实景三维模型上标注重要的地物和高程点，如图4所示为测区实景三维模型，如图5所示为满足规范要求的测区1∶1 000数字化地形图成果。

图4 永靖光伏实景三维模型

图5 永靖光伏1∶1 000地形图

4 精度评定

本次永靖光伏测图项目测区布设主控点46个平高控制点，26个控制点参与空中三角测量，其余的20个点作为检查点，按照规范要求地形图质量检查元素包括平面精度、高程精度、地理精度、数学基础、数据及结构性正确性、整饰质量及附件质量；根据DL/T 5138—2014《电力工程数字摄影测量规程》要求对在地物点和高程注记点进行精度检查。