无人机倾斜摄影测量方案设计（「技术」无人机倾斜摄影1:500地形图测绘作业流程（CC+EPS））

147小编 2023-07-20

摘要：利用低空无人机倾斜摄影技术快速获取多角度影像数据，通过自动实景三维建模和三维模型立体量测技术，从而实现免外业调绘的高精度大比例尺地形图测绘。本文通过具体生产实验，详细介绍基于无人机倾斜摄影测量技术的大比例尺地形图作业流程，并通过精度分析，验证了此方法的可行性。

关键词：倾斜摄影；实景三维模型；大比例尺地形图；

1引言

近年来迅速发展的无人机航测技术，具有机动灵活、作业高效迅速、可高频监测关键区域以及成本低廉等特点，在应急保障和小区域地形图测绘领域具有明显的优势。但无人机航测系统搭载的单一普通数码相机，获取的影像畸变严重，倾斜角和旋偏角较大，同时普通数码相机，像幅偏小，导致小的基高比。由于普通数码相机以上这些缺点，采用传统航测生产方式很难满足大比例地形图测绘的要求。

本文通过无人机飞行平台搭载倾斜相机，采用倾斜摄影的方式获取高重叠度影像数据，利用自动实景三维建模和三维模型立体量测技术，实现免外业调绘的高精度大比例尺地形图测绘，并通过具体实验验证此技术路线的可行性。

2无人机倾斜摄影

测区位于青岛市高新区沟角村，属于丘陵地形。外业航空摄影通过四旋翼无人机，搭载2个SONY7R微单相机，与垂直方向成45°夹角，南北和东西航线各飞一次，获取地物侧面纹理；再搭载1个SONY7R微单相机进行一次垂直摄影，获取地物顶面纹理。设计航线相对航高120m，航向和旁向重叠度分别为80%、75%，整个测区21条航线，630张影像。为辅助后续数据处理，测区采用区域网布点模式，布设13个外业像控点及检查点，实验区域范围及像控点的布设如图1。

图1 测区概况及像控点布设

3 实景三维模型建立及大比例地形图测绘

本文通过无人机飞行平台搭载倾斜相机，采用倾斜摄影的方式获取测区的影像数据，利用自动建模的技术构建实景三维模型；在构建的实景三维模型基础上，通过三维立体量测技术，采集地物地貌特征点、线、面，最后通过内业编辑的方式制作地形图，从而省去烦琐的外业调绘工作，为快速制作大比例尺地形图测绘提供一种新的解决方案。基于无人机倾斜摄影的大比例尺地形图测绘技术路线如图2所示。

图2 基于无人机倾斜摄影的大比例尺地形图测绘技术路线

3.1 实景三维模型

本项目采用5个像控点解算，8个像控点进行精度检查，实景三维建模采用CC（Smart3D）软件进行制作，主要步骤如下:

(1)构建工程

加载影像数据，设置相机参数，编辑pos数据，引入控制点及检查点数据，建立好Smart3D工程，如图3所示。本项目采用2个相机，需设置2个相机文件，分别有364张和266张影像;原始POS数据坐标系为WGS1984，通过七参数模型及似大地水准面补偿模型转换到西安1980平面、黄海1985高程系统下。采取区域网布点，解算控制点5个，检查控制点8个。

图3 smart3D工程文件

(2)倾斜摄影空中三角测量

如图4所示，本项目采用区域网5点法布点，即四周4个控制点，测区中心1个控制点，用于解算倾斜摄影空中三角测量；同时布设8个检查点以检验空中三角测量的精度。通过空三加密处理，自由网的精度为1.82pix，像控点精度平面中误差0.033m，高程中误差0.063m;检查点精度，具体精度见精度分析小结。

图4 倾斜摄影空中三角测量

(3)三维实景模型生成

基于空中三角测量成果，进行模型分块，在分块模型的基础上，提取测区密集点云，构建不规则三角网，建立三维模型；同时利用5镜头获取的多角度纹理信息，自动拼贴，得到测区实景三维模型，如图5所示。

图5 实景三维模型

3.2 大比例尺地形图测绘

大比例地形图测绘主要基于EPS无人机三维模块，利用三维实景模型的空间量测功能，直接进行地形、地物的采集工作。具体步骤如下所示。

（1）EPS软件加载三维实景模型

在EPS无人机测量模块中利用模型转换功能将Smart3D生成的OSGB格式的模型转换成DSM高程模型，然后加载DSM模型从而实现实景三维模型的加载，如图6所示。

图6 EPS加载三维模型