自助下单地址（拼多多砍价，ks/qq/dy赞等业务）：点我进入

摘要： 基于无人机倾斜摄影技术在工程测量领域的产生和推广探索，通过绘图平台程序结构的优化和功能模块的定制，实现了地形图提取的技术方法。倾斜摄影3D实景模型中的元素。 分析满足1:500地形图相关精度要求，形成了较为完整的技术流程体系全站仪大比例尺地形测量使用仪器，可为倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用提供一定的参考，并将展望该技术的应用前景。

关键词：倾斜摄影； 萃取; 地形图要素：精度评价

1 简介

随着科学技术的不断发展，测绘技术也在不断更新。 地形图测绘方法从传统的平面白皮书测绘、经纬仪测绘发展到现在的全站仪、GNSS、数字摄影测量等数字制图技术手段。 效率大大提高。 近年来，天空地一体化测绘技术发展迅速，倾斜摄影就是其中之一。 推动了地形测量向高科技、三维图形、办公测绘的革命性变化。

倾斜摄影测量技术[1]具有很多特点：①三维结果真实，周围地面的反射符合人的感知[2]； ②为建模提供真实丰富的纹理信息； ③可实现高精度测量。 同时，无人机作为一种新型的低空遥感对地观测手段，具有操纵方便、图像采集周期短、作业机动性强等特点[3]。 基于以上特点，利用无人机倾斜摄影技术获取真实场景的3D模型，并利用矢量绘图平台提取基于模型的1:500地形图元素，有效避免了3D模型的弊端。传统作业方式强度大、效率低、周期长、重复计量等。 生产效率大大提高，应用前景广阔。

2 设备选型及技术路线

2. 1 设备与软件

本文通过使用多旋翼无人机进行俯仰摄像，探讨利用多旋翼无人机进行航拍。 机身尺寸为5456*3632像素，搭载采用零度智控双子座系统的旋翼地面站系统。 实景模型的制作采用Smart 3D软件进行航拍三角测量，全自动3D建模。 本地形图采用EPS 2012地理信息工作站提取矢量地形要素并编辑图形。

2. 2 技术路线

根据无人机倾斜摄影测量的技术特点和相关要求，制定了操作流程，如图1所示。本文不详细讨论航拍领域和3D建模。

图1 技术路线

3 工程应用案例

3. 1 项目概况

应用案例 选取重庆陈家桥公租房、金隅盛世、骏丰香格里拉三个已建成测绘项目为研究对象，进行倾斜摄影1:500地形图制作与应用，地形图基本要素收集了房屋、道路、花坛、梯田等所有要素和规划竣工信息的地图，其倾斜摄影实景模型如图2-4所示：

图2 陈家桥公租房

图3 金域繁荣

图4 骏峰香格里拉

上述倾斜摄影实景模型成像质量好，分辨率高，纹理清晰，无大面积噪点和条纹，可根据模型进行多角度、多尺度浏览测量。

3. 2 技术步骤

以EPS 2012地理信息工作站为矢量绘图平台，通过底层开发将测绘模块内置于绘图平台中，采用倾斜摄影模型进行高精度大范围地形数据矢量采集，无需需要戴立体眼镜。 生成的3D模型直接定位地物要素的3D信息。 软件内置土地类型和物体属性模块，实现要素编码分类，整理后形成1:500数字线性地形图，如图5所示。

图5 定制倾斜摄影程序模块

(1)模型一键加载

基于矢量绘图平台底层结构优化和算法研究，采用“金字塔模型”自主实现模型一键承载和快速查看，解决了海量倾斜对计算机硬件要求高的瓶颈问题数据，为后续的模型快速浏览和数据制作打下坚实的基础。 .

金字塔层次模型代表了一种多分辨率层次模型，它是通过垂直分层和水平分块策略构建的。 金字塔的每一层代表一个分辨率级别，分辨率从上到下越来越高（数值越来越小），但是每一层代表的范围是整个原始地形的范围。 金字塔各层分辨率之间存在放大关系，放大倍数通常取2（方便使用四叉树结构组织数据）。 各级层次模型的分辨率计算可用公式表示。

假设原始地形分辨率为r，原始地形高程文件大小为nn，块边长为m，则第0层分辨率r0为：

(2) 模型切割表明，由于受飞行因素、数据采集质量、现场条件限制、建模机构选择等因素的影响，无人机倾斜摄影模型数据往往存在空洞、悬空、遮挡、畸变等现象，因此模型需要进行裁剪显示处理，以免影响后续的数据提取，如图6和图7所示。

图6 处理前的模型

图7 模型水平切割后的效果

(3) 建筑轮廓特征提取

在提取建筑物轮廓特征时，充分利用倾斜模型中建筑物侧面数据量大、精度高的特点，通过给出建筑物侧面的基点自动生成轮廓点函数，解决建筑物外轮廓分辨率低和特征提取问题。 定位不准，精度不够等问题。 该功能不受同一高程平面的限制，任意选取建筑物侧边数据精度最好的位置作为给定基点，显着提高了建筑物轮廓特征提取的精度，如图8和图9所示。

图8 建筑物轮廓水平面提取

图 9 建筑物轮廓垂直面提取

(4) 线性特征的特征提取

通过在矢量绘图环境下对倾斜模型进行3D浏览，结合模型丰富的纹理信息，可以有效识别主要线状物体的类型和方向，以及线状物体的平面位置、高程和陡度等。可以快速提取道路、花坛、斜坡和陡坡。 属性特征，如图10所示。

图 10 斜率提取

(5) 高程提取

实景模型对复杂场景进行大范围、高精度、高清晰度的综合感知。 通过高效的数据采集设备和专业的数据处理流程生成的模型结果可以直观地反映地物的外观、位置、高程等属性信息。 因此，通过实景图像可以快速提取地面点高程，如图11和12所示。

图11 地貌高程提取

图12 山脊线和屋面高度的提取

(6)数字线绘地形图的生成

基于倾斜摄影实景模型的1:500地形图室内制作也遵循“先整体后局部”的操作原则。 开展地毯式搜索，逐步清理完善遗漏物、遗漏线地物、不完整的地表地物。 模型数据制作过程中，可实现2D矢量平面图和3D模型场景的分屏显示，模型、矢量、图像同步联动。 、线、面自由编辑，实现2D与3D显示一体化、符号一体化、编辑一体化，实现1:500地形图的室内交互式测绘，如图13所示。

图13 基于倾斜模型的2D和3D交互式映射

4 精度评价

4.1 测量精度要求

大比例尺地形图质量检验主要包括数学精度、属性精度、要素数据正确性和完整性、完成质量和附件质量检验，按照《城市测量规范》（CJJ/T8-2011）的相关要求进行。 ：平地和丘陵地物点相对于相邻平面控制点的位置误差在地图上不得超过0.5mm（1：500地形图为0.25m）。 地图高程注点相对于相邻地图根点的高度误差不应大于0.15m。

4.2 结果的精度检测

通过将所有现场数字测量结果与倾斜摄影内部提取和映射的结果进行比较全站仪大比例尺地形测量使用仪器，评估项目结果的准确性。 巡检要素包括房屋、围墙、灯杆、道路、花坛、沟渠、陡坡、地形高程点等。 结果精度检验包括平面精度、高程精度和边长精度。 本工程共计979个站位检查点，其中平面检查598个点，高程检查381个点，边长检查68个边。 根据实测数据与倾斜模型提取数据的对比，误差分布及精度统计结果如表1所示。

根据误差分布统计表，检测点平面误差0.13米，高程点误差0.14米，边长误差0.15米。 基于倾斜模型提取的数据误差小于相关规范标准公差。 基于倾斜摄影模型的地形图要素提取可应用于1:500大比例尺地形图的测绘。

4.3 误差分析

(1) 原图分辨率不够造成航拍误差

由于地理条件的限制，安全飞行高度、设备精度、航拍参数设置的影响，无人机的倾斜拍摄可能会导致原始照片分辨率不足。 优化飞行参数（降低飞行高度、更换长焦镜头等）[4]可以提高获取图像的地面分辨率，从而进一步提高相关数据结果的准确性。

(2) 空三加密匹配导致的模型错误

在匹配倾斜航拍后期数据影像时，由于倾斜影像摄影比例尺不一致、分辨率差异、地物遮挡等因素，导致获取的数据包含较多的粗差，严重影响匹配精度。随后的空中三角测量[5]。 然而，如何利用倾斜摄影测量中包含的大量冗余信息进行高精度数据匹配，是提高倾斜摄影测量实用性的关键。 空中三角测量结果的精度可以通过人工干预优化到最佳[6]。

(3) 人工采集操作造成的测绘错误

基于倾斜模型人工采集地形要素所造成的误差是比较重要的制图误差来源。 采集时图像图上1个像素的误差为3厘米至5厘米。 另一方面，当某个地物不在同一高程平面上时，由于视差，矢量获取会不准确。 这时，运营商需要根据不同角度的图像映射进行局部调整。 因此，提高操作人员的操作经验和操作熟练程度，可以提高病媒采集结果的准确性。

5 结论与展望

生产应用案例证明，基于无人机倾斜摄影模型的地形图要素提取基本可以满足《城市测绘规范》中1:500数字线性地图测绘的精度要求，能够有效提高测绘精度。生产效率高，测绘成果富有科技含量。 但也存在一些亟待解决的局限性，主要表现在以下几个方面：

（1）基于载重限制和飞行安全的考虑，无人机电池的续航能力已经成为倾斜摄影技术推广的限制条件。 提高无人机单架次的作业时间将大大提高该方法的应用效率。

（2）由于倾斜摄影模型是模拟地表、植被覆盖、房屋遮挡等拍摄死角或连接点不足的地方，在自动建模时模型容易出现扭曲变形； 匹配截面太小，如路灯、电线杆等，容易出现漏模现象，需要通过其他方法进行补充[7]。

(3)地形要素的提取尚不完全自动化，需要人工识别辅助，容易出现误判、漏判。 需要进一步研究软件的二次开发，提高海量数据的快速提取和自动识别能力。

通过实践探索，建立了基于倾斜摄影实景模型提取地形要素的室内1:500地形图测绘的关键技术路线，并对结果数据的精度指标和误差来源进行了分析。 需要进一步探索和研究，以促进在集群等复杂领域的应用。

参考资料： 略

- - -结尾 - - -