倾斜摄影测量技术在规划竣工测量中的运用

王玉磊WANG Yu-lei

（福州市勘测院有限公司，福州 350108）

0 引言

随着倾斜摄影测量技术的高速发展，其成图精度的不断提高，使用领域也逐步增多。当前倾斜摄影测量技术多出现在大比例尺的地形图测量中，其测量精准度与大比例尺下的地形图精度指标相符[1]。建筑工程验收阶段常开展规划竣工测量，可利用该项技术手段科学规划作业流程，获取各项技术指标，解决此前因地形复杂而降低测量效率及准确性的问题，提升工程测量的经济效益、准确性、针对性。

1 项目背景

该新建设工程项目为福州的一处学校，属市内重点建设项目，带有民生性质。项目规划总平用地面积及总建筑面积较大，建筑楼栋多，建筑造型奇特，屋面形状多样。场地为平地与山地结合，局部为山地，坡度较大，有陡崖，有保留文物古墓，植被较多，地形较为复杂。在开展规划竣工测量期间，工作内容主要有绘制1:500 地形图、获取建筑高度、提取建筑面积、绘制建筑平面位置详图与编制测量报告，因而应科学运用倾斜摄像测量技术。

2 倾斜摄像测量技术的操作流程

为更好地应用倾斜摄影测量技术，正式实施该项技术前，需明确其技术流程。

①测量前的准备工作。开展倾斜摄影前，其准备工作主要包括测区勘探、资料收集与无人机调试等。

②倾斜摄影。到了倾斜摄影测量阶段，要及时开展像控布设、水准测量与RTK 测量等，并严格记录与检测相关航线中的各类影像，提升影像摄影控制的准确性。

③三维建模。操作人员要对倾斜数据影像进行持续性加密，合理完成匀色匀光，对倾斜影像数据进行持续性匹配，并适时打造纹理映射，使之生成纹理贴图。完成纹理映射操作后，纹理贴图可生成带有实景性质的三维模型，其内部包括定义模型修饰、成果格式与任务区[2]。

④内业信息采集。在内业信息采集阶段中，要获取规划竣工地形图与建筑高度的数据信息。

⑤外业勘测。操作人员要核实三维影像上不够清晰的地物要素及用地范围周边的相关地形信息数据，认真判别控制线退距，并详细核实建筑物规划的具体内容，如配套内容、使用功能与建筑结构、建筑物层高等[3]。

在完成倾斜摄影测量技术的实际运用后，要及时整合数据资料，科学处理内业数据，再根据该项数据的准确性，形成合适的质量报告，继而完成项目成果的验收与检查工作。

3 倾斜摄影测量技术的实际运用

3.1 明确规划竣工测量精度指标

正式使用规划竣工测量中倾斜摄影测量技术前，要适当明确建筑工程的精度指标。比如，要对建筑项目的地形测量提出一定的精度要求，即相邻控制点间的点位误差要保持在5cm 左右；若测量位置较为崎岖，则测量精度的误差范围可适当增加，即缩小在10cm 以内。建筑物的室内外高差，其误差范围都要把控在±1.5cm 左右。建筑物的实际边长、采集点坐标反算的边长限差需控制在±5cm 以内。

3.2 开展现场踏勘与调试设备

开展实地踏勘的过程中，要适时收集地表植被、地形地貌与道路交通的信息数据，为此后选取起降场地、规划航线与制定应急预案提供准确的数据信息。要依照无人机起降形式来挑选起降场地，该场地应存在较佳的通视性，并远离人员密集的地区，即在半径200m 的范围中不可出现重要设施、高大建筑物与高压线等。操作人员需在倾斜摄影测量技术的正式实施前，合理开展信号测试，及时明确测试信号的强度、频率，若系统设备存有干扰情况，要改变起降场地。进行现场踏勘的过程中，还要及时开展设备调试工作[4]。设备调试内容需以倾斜摄影的工作内容、摄影任务为主，挑选的器材设备，无论是内在性能、使用数量还是规格型号，都要符合航摄任务需求。

3.3 像控点布设及常规控制测量

在正式实施航飞前，还要开展测量控制，为三维建模做好充分准备。比如，测区范围中的边角点都要设置像控点，剩余区域的控制点要尽量做到均匀分布，且各点之间的距离需维持在250～300m 左右。还要合理利用现场地物、地形先天条件来布设像控点。比如，将控制点布设在斑马线直角点、道路拐点、低矮构筑物的拐角处及颜色纹理变化分界点处等，也可在现场设置颜色鲜明醒目的人为像控点，然后用坐标点来记录各像控点的实际位置。

3.4 倾斜航摄的设计与实施

在开展倾斜航摄设计时，操作人员要适时明确无人机飞行的总航程与高度，使倾斜摄影工作始终处在安全范围中。

①航线总航程需低于无人机的最远航程，拍摄区中的地表高差要在航高的1/4 左右，拍摄区中的最低地面分辨率与高程位置的分辨率需分别保持在0.05m、0.02m 以上。进行航线敷设期间，要根据建筑物的大小、高矮确认敷设方式，使倾斜摄影技术覆盖到航摄的所有区域中[5]。

②针对航高测试数据而言，相同航线中的相邻航高差要保持在30m 以内，最小航高与最高航高的差距需维持在50m 左右。航摄时，要选择适宜的时间，既要保证具有充足的光照度，又要避免过大的阴影。航向重叠度及旁向重叠度及相机倾斜角度都要满足相关规定。

③在进行倾斜摄影测量技术的整体设计中，操作人员还应根据实际情况开展漏洞补摄工作。比如，实际测量中，若某些区域未能进行准确测量或出现遗漏，要对该位置进行漏洞补摄工作，应采用前一次航摄飞行的数码相机补摄，即补摄航线的两端应超出漏洞之外两条基线。另外，为了保证高层建筑物角点的精度，还要对建筑物采集垂直影像。

④对各个影像应尽量做到色调柔和、反差适中、层次丰富与图像清晰。完成倾斜航摄的整体设计后，操作人员应进行倾斜摄影实施工作。无人机飞行期间，要利用地面站来及时监控监督飞行器内部的各项参数指标，如通讯信号、卫星数、风速、气压与电池电量等。若想更好地保障摄影质量，要针对性监督飞行器飞行时的各类姿态，当无人机飞行器处于非正常状态或大量影像姿态参数超出正常标准时，要及时召回该类设备，并全面检测飞行器，待各项应用条件符合飞行要求后才能继续进行倾斜摄影工作。

3.5 获取倾斜影像

当无人机完成航飞任务后，要及时提取获取的影像数据，如倾斜影像、垂直影像，再科学创建出不同类型影像数据的相机文件路径，将各组照片进行重新分区编号。比如，可将影像编号中的1～3 位当成测区代号；5～7 位为影像的流水号；4 位设置成相机号。为防止影像数据信息的遗漏，还要多次提取POS 信息，将该类信息与此后的影像进行一一对应，为此后创建实景三维建模增加便利性。

3.6 三维建模

①操作人员可使用配套软件实施自动化的空三加密。搭建三维模型的过程中，要根据布控需求，在不同位置上增加控制点数量，再利用光束法区域网整体平差来整合相片中的数据信息，将每张相片组成的光束设计成平差单元，把中心投影共线方程当成平差单元基础方程的建设基础。操作人员实行自动化的空三加密工作时，可将整体区域加入到控制点的坐标系统内，使地物间物方位置关系得以顺利恢复。

②操作人员还要利用数据软件平台来获取与各个影像相匹配的算法，利用自动匹配来获取影像同名点，再从影像内得到更多特征点，继而形成密集点云。从影像密集匹配的程度上看，随着地物复杂程度的加深，建筑物密集度的增加，影像点云密集程度也应增高，使地物细节的表达变得更加精准。

③关注纹理映射时，要根据影像密集匹配获取的数值结果来搭建出与各影像相联系的三角关系，再由三角TIN搭建出白模，利用数据软件可科学计算出影像内部的纹理，继而将纹理自动投射到白模中，形成即为真实的三维场景（如图1 所示）。

④在生成三维场景图后，还要借助第三方软件技术平台来科学处理模糊贴图与纹理漏洞，使当前的三维模型精度要求符合项目应用标准。操作人员还要及时设置成果坐标系统，借助合适的网络格式来完成三维结果的输出，增强三维模型设计应用的准确性。

3.7 规划竣工测量数据采集

①地形图数据采集。合理利用三维实景模型收集地形要素（如图2 所示）。在地形要素采集前，要适时明确竣工地形测量的总体要求。三维模型中的局部地物有凸起，边缘为锯齿状、拉花形态时，为提升数据采集的精准度，需在垂直影像上科学采集地物的边界线、地物角点等特征点。针对围墙拐角点、建筑物角点等重要地物而言，在进行坐标采集时，要科学添加辅助线，并借助斜视影像来完成数据采集工作，不可在正射三维模型上采集数据。进行地形数据信息收集的过程中，要依照地物分类标准来完成信息收集工作，以增强信息收集工作的条理性、准确性，为规划竣工测量的后续工作打下坚实基础。在完成1:500 规划竣工地形图的过程中，还需检验倾斜摄影测量技术以得到精准的数据信息，借助传统测绘仪器来获取地物特征并与之对比，求解其中误差，只有当平面坐标及高程值中误差范围达到项目规划测量中的标准后，才能确认所获取的信息数据的准确性。

图2 利用三维实景模型进行地形要素采集

②采集建筑高度数据。在三维模型内采集建筑高度信息时应要求模型表面平坦、无凸起。在三维模型中获取建筑主入口、建筑屋面审批位置的高程值，高程点的采集需均匀分布，通过对比来确保数据无粗差，然后再利用差值计算得到建筑高度。

4 结语

综上所述，将倾斜摄影测量技术应用到规划竣工测量中，如地形图绘制，其不仅能够测绘树木遮挡的地物地貌，还能借助不同类型地形地貌的实时放大缩小特性来观察细节、采集主要特征点。对高差较大、传统测绘不易测绘的地物地貌，增强了数据信息获取的便利性，提升了地形测量工作的整体效率与准确性。从建筑高度数据获取的角度上看，其能够俯瞰建筑单体全局，精细化建筑屋面数据，该获取方法提高了建筑高度数据获取的准确性、全面性。倾斜摄影测量技术应用到规划竣工测量中，能够提高工作效率，节约测绘成本，提高经济效益，更好地服务客户，提升了测量报告数据获取的准确性与可靠性，能够精准落实规划审批意图，确保了城乡规划的有序实施。