倾斜摄影测量在大比例尺测图中的研究和应用

倾斜摄影测量在大比例尺测图中的研究和应用

朱亚奇 ¹、刘欣欣 ²

①杭州市勘测设计研究院有限公司 浙江省杭州市西湖区 310000

②杭州萧山城乡测绘有限公司 浙江省杭州市萧山区 311200

摘 要

大比例尺测图是城市规划和建设发展中的基础性工作，但传统的大比例尺测图外业工作量大、内业作业复杂、效率低、周期长。随着科技的进步尤其是多视角成像技术的成熟，倾斜摄影测量技术在大比例尺测图中成为可能。本文重点研究倾斜摄影测量在大比例尺测图中的技术路线，分析其在大比例尺测图中的实际应用过程及可能遇到的部分问题。

关键词：倾斜摄影测量；大比例尺地形图；三维数字测图

1 前言

大比例尺地形图数据详尽、内容丰富、精度高，广泛运用于城市管理、自然资源规划、工程建设等领域，因此大比例尺测图工作必不可少，但传统的大比例尺测图存在一定弊端。在科技不断推进的情况下，利用无人机进行的倾斜摄影测量因其测量信息的全面、测量效率的高效、数据精准度高等特点，逐步成为大比例尺测图的重要方式。

2 倾斜摄影测量技术的概述

倾斜摄影测量技术主要是利用无人机获得空中的垂直拍摄视角，再在无人机上搭载不同倾角的摄像机，从前、后、左、右以及垂直等多角度对地面物体进行全面的摄影测量,获取被摄物体顶面及侧面的高分辨率影像信息^[1],利用建模软件快速构建实景三维模型^[2]。

3 倾斜摄影测量技术在大比例尺测图中的技术路线

基于倾斜摄影测量技术测绘大比例地形图的技术路线主要包括准备工作、外业航飞、像控测量、空中三角测量、三维立体建模、三维数字测图、外业调绘、成果检查等。

3.1 测量前的准备工作

准备工作是前提，包括测区资料收集、空域申请、实地探勘、航线设计等。需要明确测量目标的整体范围，明确测量的要求和标准，选择合适的飞行设备和摄像设备，科学设计摄像角度和选择分辨率，需要对测量目标范围内的地形、建筑等进行明确标示，确定飞行路线和拍摄流程。

3.2 倾斜影像获取

倾斜影像获取是基础，包括外业航飞、飞行质量控制、影像质量控制、倾斜影像数据整理、倾斜影像色彩调整等。

外业航飞尽量选择在晴朗且能见度较高的天气进行，需要关注设计航线和实际航线中的对应问题，一般需要遵守相关的操作规范并按照航线进行飞行。整个操作过程相比较于传统的测量，没有大宗设备需要搬运，只需要较少的人员即可进行，人力物力消耗较少，操作简便效率高。在航摄过程中，要实时检查像片质量，若有绝对漏洞、相对漏洞及其它严重缺陷的像片，必须及时补摄。航摄结束后，应及时整理倾斜影像数据，把航飞解算后的POS数据、像片、相机参数整理成固定格式的Excel表格。同时要调整倾斜影像色彩，在不失真的情况下，统一图像色调，平衡整体图像清晰度、亮度、对比度。

3.3 像控测量与空中三角测量

为了提高测量精度，像控测量需要严格遵循相关要求进行像控点的布设。但是在实际的实施中，很多情况下控制点的设置都无法达到最为理想的状态，进而影响整个摄影测量的质量，这种时候，往往利用空中三角的方式，结合像片控制点和各级影像上自动匹配的同名点，通过区域网光束法平差，获取所有相机自检校参数以及影像的真实空间位置和角度关系，在摄影结果之外，再次计算位置关系，并清除摄像结果中的不合理数据。

3.4 实景三维模型生产

实景三维模型生产是关键，运用倾斜航空摄影系统获取的影像经过内业数据处理，获取测区内实景三维模型。主要过程有空三加密、三维立体建模、模型检查、模型修改等。

3.5 三维数字测图

三维数字测图主要运用清华山维EPS裸眼3D测图软件，在三维模型上进行裸眼3D测图，完成居民地及附属设施、交通、水系、植被等要素的矢量化采集工作^[3]。首先需要生成大比例尺的数字划线图，通过EPS软件将OSGB格式的三维模型数据转换成DSM数据，然后基于倾斜三维模型绘制数字线划图。比如居民地的绘制采用“以面带点”测量方法，因采用了房檐改正算法，所以只需要采集面上的任意一个点，程序会自动拟合计算房角点；其次是采集等高线，通过EPS软件在三维模型上自动提取等高点，基于等高点生成三角网，最后生成等高线。对于部分需要调整的等高线，可以手动选择等高线进行修改绘制。

3.6 外业调绘与成果检查

外业人员要结合内业人员记录的被遮蔽区域、实景三维模型难以精确展示结构的区域及需要调绘的重点区域进行实地现场调绘补测，完成信息的采集和核查。

在完成三维数字化测图和外业调绘后，需要进行成果自检和互检工作，最后提交质检单位进行质量检查。质检主要关注大比例尺地形图的测量和绘制精度、各种地理要素的准确度、各种属性的科学性等，是否符合相关的规范要求，对于不满足规范要求的需要重新绘制地形图甚至是重新摄影测量，确保成图的科学规范。

4 倾斜摄影测量在大比例尺测图中的问题讨论

大比例尺地形图的精度与倾斜摄影测量的空间分辨率息息相关，而空间分辨率高低需要根据测量对象以及测量标准的不同选择合适高度的无人机，并根据不同的高度、无人机运行的速度以及质量要求，选择不同倾角的摄像设备。

除此以外，大比例尺地形图精度与像控点采集精度、空三精度、三维模型质量精度、三维数字测图精度等都密不可分。作业环节中的每一环节都会影响到大比例地形图的精度。

5 结束语

基于倾斜摄影技术进行大比例尺测图，再结合外业调绘，能大大提高测图效率，节约成本。但仍需进一步提高测图精度、完善作业流程，从而提高倾斜摄影测量在大比例尺测图中的应用领域。

参考文献

[1]姜丽丽,李晓双,刘红军.基于倾斜摄影测量1:500比例尺地形图测绘的关键技术研究[J].测绘与空间地理信息,2019,42(6):189-191.

[2]王莹,谢飞,吴弦骏,等.倾斜三维实景模型在大比例尺地形图测绘中的应用[J].测绘通报,2019(S1):290-294.

[3]张德成,王伟,王力超,等.无人机倾斜摄影测量在1:500测图中的若干问题探讨[J].测绘与空间地理信息,2020,43(8):50-52.

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