无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用 杨波

发表时间:2019/1/22   来源:《建筑细部》2018年第13期   作者:杨波
[导读] 促进了倾斜摄影测量的革新并向无人机倾斜摄影测量转变。无人机倾斜摄影测量的出现,极大地扩展了摄影测量的应用。
云南中迪科技有限公司  云南省  650206
  摘要:随着社会的发展,我国的科学技术的发展也越来越迅速。无人机倾斜摄影技术是测绘领域近年来发展起来的一项高新技术,可通过在同一飞行平台搭载多台传感器,从一个垂直,4个倾斜等5个角度同步曝光采集影像,获取真实地物信息。相比较传统常规三维建模技术工艺,该技术具有工期短、成本低、精度高、多数据源、成果类型多,三维场景真实、建模过程自动化等无可比拟的优势,结合具体生产项目,详细地阐述了利用三维实景模型在测绘大比例尺测图的可行性。实景三维是抽象回归现实、所见即所得、精准可量测的三维环境,具有高精度、高效率、高真实感的特点。基于无人机倾斜摄影技术获得的全要素实景三维,探索测绘大比例尺测图的可行性、方法及其精度。这将使大比例尺测图大幅度的减少外业工作量和作业成本,提高作业效率,对整个测绘行业产生重大的影响,这颠倒了过去从大比例尺测图到三维模型构建的思想,打破了过去大量依靠人工外业采集的测量模式,颠覆了传统的航空摄影测量。
  关键词:无人机倾斜摄影技术;测绘工程;应用
  
  
  引言
  21世纪的现代社会,无论人们的日常生活,还是各行各业的发展,都受到了科技发展的深刻影响,产生了重大而深远的变化,其中,倾斜摄影测量就是随着科技发展而产生的一项重要科技。它是通过同一飞行平台搭载多台传感器同步采集影像,获取真实的地物信息而被广泛应用在经济建设的多个领域中,充分发挥了它的优势。随着倾斜摄影测量的发展,在航摄效率、清晰度、分辨率等方面有了更高的要求,促进了倾斜摄影测量的革新并向无人机倾斜摄影测量转变。无人机倾斜摄影测量的出现,极大地扩展了摄影测量的应用。
  1无人机倾斜摄影的优点
  无人机倾斜摄影的优点:对勘测区域周围实际情况进行充分反映,相较于数字正射影像图而言,地面上的物体可以通过无人机倾斜影像从多个角度进行测量,将更加真实的地面情况进行反映,这样可以对无人机正射影像存在的不足从最大程度上进行弥补。单张影像测量可以利用倾斜影像实现是无人机倾斜摄像的另一优点,而且通过利用配套软件可以将收集到的高度、长度、面积以及角度和坡度等数据直接展示在影像上,这样可以扩展倾斜摄影技术在测绘行业中的广泛应用。最后,无人机倾斜摄像技术还可以采集建筑物侧面纹理,运用三维数字,通过无人机倾斜摄影大规模成图、提取大量倾斜摄影数据和贴纹理的方式,有效降低了城市三维建模所需成本。
  2无人机倾斜摄影的应用范围
  目前,无人机倾斜摄影测量技术在民用领域中的应用主要有地形图测绘、地质勘测、灾害监测、气象探测、空中交通管制、边境控制、通信中继和农药喷洒的研究等[2]。国内外无人机技术正在不断发展与完善中。在对国土测绘以及海洋、高压线路、灾情以及气象等方面进行监视,对无人机技术要求是不一样的。比如,无人机倾斜摄影在海洋区域飞行的抗风能力就要远远高于高山的地区,在气象监视方面,就要求无人倾斜摄影机进到台风眼中并且还能自己飞回来,对于灾情进行监视,要求回传的遥感信息图像要能够看清地面的所有物体;在监视高压线路时,就要求必须能够看清高压线路。现在通过无人机倾斜摄影技术获取资料,具有成本低、数据精确、操作灵活的特点,无人机倾斜摄像,主要应用在城市规划、建设、管理及三维城市建模等方面。在未来,无人机倾斜摄影三维数据还可为我们的智慧城市、城市规划、国土测绘、灾情灾害应急、农林业、水利、旅游及电力等多种行业提供主要的数据来源。

无人机倾斜摄影获取的数据流程,首先是基础信息完整获取,无人机倾斜摄影能够快速地获取地上物体的信息,这种信息包含了城市房屋的外框以及周边等的矢量信息,工作人员基于倾斜摄影的信息,通过这些信息快速生成三维模型测绘地形图。其次是快速建立模型库,以无人机倾斜摄影提供的数据为基础,借助第三方数据处理软件,通过对无人机倾斜摄影数据的提取,人机交互三维建模,生成三维模型,检查数据无明显的错误后,进行三维模型的计算,建立空间系统的参考,提交工程,设置一个名称,这样之后就可以查看模型的生成结果。
  3基于无人机倾斜摄影技术测绘地形图的方法及其精度
  本文以固定翼无人机为基础,选取了新疆兵团某团场面积约6.8平方公里为试验区域。航摄飞机平台选用IFAUAV-3高效高精度测绘无人机、集成了5台4240万像素的索尼α7RII数码照相机、使用可对垂直和倾斜影像进行快速直接地理定位苍穹P8差分系统进行航摄,航摄影像分辨率优于5cm为基础数据。通过构建全要素实景三维环境下的大比例尺测绘方案,用Smart3DCapture软件构建实景三维模型,通过EPS清华山维软件平台实现三维数字化成图。最终用全野外散点检测地形图的平面和高程是否满足比例尺为1:1000的地形图精度要求。
  3.1空中三角测量
  倾斜摄影测量空三加密:倾斜摄影采用多视影像联合平差充分考虑影像间的几何变形和遮挡关系,采用软件Smart3DCapture,结合POS系统提供的多视影像外方位元素,采取由粗到精的金字塔匹配策略,在每级影像上进行同名点自动匹配和自由网光束法平差,得到较好的同名点匹配结果。同时建立连接点和连接线、控制点坐标、GPU/IMU辅助数据的多视影像自检校区域网平差的误差方程,通过联合解算,确保平差结果的精度。Smart3DCapture软件的空三报告中,重投影中误差控制在0.5个像素左右,最大不超过0.55个像素,若超过0.55个像素建议航摄组重飞。
  3.2测绘大比例尺地形图
  将构建好的实景三维模型导入EPS清华山维软件,利用三维模型进行全要素采集。通过构建一体的多视角三维测图环境,形成严格成像关系下的精密重建,弥补了下视影像的视角、分辨率、遮挡等局限。实现了在真三维环境中高精度的地形采集、屋檐改正、部件测量、地貌采集等,大幅降低外业调绘的工作强度,保证地形图绘制质量,提高了生产效率。利用EPS清华山维软件平台数字化成图无需佩戴立体眼镜,可以降低对航测人员的要求,其数据库的图形管理模式,可媲美CAD的图形编辑功能。
  3.3精度检测
  试验区域地形为平地,1:1000地形图成图基本等高距为1米,高程注记精确到0.1米。参照CH/T9006.1—2010《基础地理信息数字成果1∶5001∶10001:2000数字线划图》的规定,比例尺为1:1000地形图的精度应满足以下要求:平面中误差≤0.3m,高程中误差≤0.4m。按照全野外散点采集每平方公里30个,在试验区域内均匀分布共计290个散点,点位大多选取无投影差的地方,如斑马线、房角、路沿石、涵洞口等。最终用全野外散点检测试验区域平面中误差为0.23m,高程中误差为0.18m,完全可以满足比例尺为1:1000的地形图精度要求。
  结语
  无人机倾斜摄影测绘技术作为一种新型的遥感数据获取的重要手段之一,有着传统摄影技术无法比拟的优势。随着无人机技术的逐步发展,无人机倾斜摄影技术的普遍运用,把原本大量的外业工作转变成内业工作,极大地解放了测绘人的劳动时间和劳动强度,降低了测量技术成本。因此,无人机倾斜摄影技术的运用前景非常大。
  参考文献:
  [1]徐绍铨,张华海,杨志强,王泽民.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2011.
  [2]孔祥元,郭际明.控制测量学(下册)[M].武汉:武汉大学出版社,2011.
  [3]CH/T9006.1—2010.基础地理信息数字成果1∶5001∶10001:2000数字线划图[S].
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: