应用无人机倾斜摄影测量的校园地形图更新测绘研究

王耕旺 1 周 海 2

身份证号码： 232325198812174255

身份证号码：230223198908130214

　　摘  要：传统的地形图测绘常采用全站仪和RTK外业采集数据，程序复杂且工作量大，本文结合厦门某校园测绘工程案例，探讨了无人机倾斜摄影测量在大比例尺测图中的应用，结果表明，倾斜摄影与EPS结合的三维测图可一定程度解决这一问题，能大大减少外业的人力物力，节约时间，提高工作效率，同时还能提高测图质量和精度，因此不久的将来倾斜摄影技术用于地形测绘将成为新趋势。 
　　关键词：无人机；倾斜摄影测量；EPS 
　　倾斜摄影测量是一项新技术，发展相对较快。它不仅可以真实地反映地面物体的状况，而且大大降低了当前三维城市建模的高成本，大大提高了三维城市建模的速度。这项技术为智能城市的发展提供了强大的动力，因为它提供了许多信息功能，可以构建三维城市模型，为智能管理提供了便利条件。传统的地形图和测量通常使用全站仪和RTK场来收集数据。这个过程复杂而沉重。许多学者制作正射影像图的特征和地形属性，但正射影像图是二维平面，很难识别内部图形上的边界线，精度较低。如果正射影像图和三维模型一起使用，地形图的制图效率将大大提高，精度问题将得到解决。本文以厦门某校区为例，进行了摄影测量建模和地形测绘，验证了建模精度和地形图成果，能够满足1: 500地形图的精度要求。

1 测区概况

学校占地500多亩。测区的环境很复杂，有很多树和很多建筑。校园内人工湖、丘陵众多，高差较大，高达200 m以上，加上校园内人流、车流较大，给传统测绘带来很多不便。

2倾斜摄影测量三维建模

目前，我国大多数地形测量采用传统的全站仪和GPS野外测量，不仅费时费力，而且效率低、成本高。本文利用ContextCapture建模的结果结合EPS软件绘制地形图，并对其方法和特点进行了研究。

2.1倾斜摄影测量现场数据采集

这次的主要任务是完成校园建模工作。现场数据收集流程如下。

1. 准备：准备包括安装DJ电池和无人机螺旋桨，连接DJ GS Pro软件，设置参数，在已知点安装基站，采集静态数据，测量天线高度。(2)起飞：准备工作完成后，打开相机电源，点击软件起飞。触摸屏无人接收命令，然后开始盘旋上升，上升到指定高度，飞向航线。飞行高度可根据工程情况合理选择。飞行高度设定为70米。(3)飞行路径：无人机上升到指定高度后，根据地面站的设置，沿路径飞行。在飞行过程中，无人机可以根据飞行计划选择一定的时间差进行拍照。当无人机处于电池电量不足的半位置时，更换新电池，然后选择在断点处飞行。这次，航向重叠率设定为80%，横向重叠率设定为70%。(4)降落：无人机在飞行过程中完成所有航线，然后按照规定的设定到达返回高度，按照飞行计划缓慢降落在分支点上，降落在区域内的指定位置；空中任务完成后，所有航拍图像数据都会导出进行检查，主要是检查空中任务的执行是否与设置一致，POS数据和RTK数据是否一致。照片质量曝光过度、模糊或抖动。如果出现这种情况，请重新拍摄或重置飞行路径。如果没有质量问题，可以继续二次飞行。

2.2 三维模型构建

三维建模过程如图1所示。打开Context-Capture软件，点击项目，新建项目，编辑项目名称(项目名称不能是中文)，选择项目文件位置。点击菜单栏块，选择导入块，在电脑中找到块文件，导入，图像数据自动导入。在总结中可以看到图像数据信息、块信息和块3D视图效果。

选择控制点，编辑控制点信息，点击右上角提交空中三角测量并配置参数。定位模式自动垂直，因此根据输入图像的方向调整块的垂直方向，块的大小和方向保持任意。单击提交，然后等待计算机执行空三的计算。由于数据量较大，请保存较长时间，耐心等待。

计算空间3后，单击右下角的新重建项目，单击空间框架，然后剪切块。由于整个块空间太大，计算机无法满足要求，所以必须将其切割成块进行重建，并减少面积以减少块，从而从周围区域删除冗余数据，减少重建时间。模型的模型制作结果可以采用多种格式。可以根据不同的需求选择不同的制作格式。建模需要导入EPS，并在Acute3DViewer中进行可视化。因此，这一次需要分别重构两种格式的结果。Osgb格式和. 3mx格式。因此，在格式选项中选择相应的格式进行重建。创建模型后，可以在Acute3DViewer中查看. 3mx格式的数据效果，只需在指定的文件位置打开即可。

2.3基于EPS 1500的地形测绘

打开EPS软件，新建一个项目，将ContextCapture生成的建模结果导入EPS。索引文件是必需的。菜单在3D贴图子菜单中启动osgb数据转换，通过倾斜照片数据文件目录和metas.xml文件生成DSM现实生活表面模型。转换后会在数据文件中生成一个DSM文件，然后加载局部倾斜模型。在中选择DSM文件。数据文件并打开它。

加载模型后，在3D界面中编辑特征。先画房子，然后从工具栏选择在住宅区建房子。因为不是普通的房子，所以采用拆墙的方法。

倾斜模型中的植被或高层建筑通常会影响地形图。此时，您可以剪切并显示模型。切割后，可以绘制道路(如图2所示)。

画一条路，先画一条有捷径的路边，再画另一条有平行线的路边。然后绘制植被，用其他要素的边线作为边界。如果没有其他要素，使用陆地边界将其封闭。绘制边界后，用快捷方式“g”填充，填充前选择植被编码类型。其他特征可以按照上述绘制方法绘制。 
　　3  精度分析 
　　利用三维测图来进行1∶500地形图测量要看是否满足其精度，因此需要进行精度验证。利用RTK技术布设像控点时，以同样方式在测区均匀布设几个检查点，便于内业后期检查。在建模过程中，空三计算完毕后，选择输入像控点坐标，将事先在现场测好的像控点坐标输入进去，再次进行空三计算。然后建模，这样建立出来的模型和国家坐标系统一，在画图时，可以随时查看模型每一点的坐标。 
　　然后用EPS将模型导入，选择4个检查点，在三维模型界面找到对应的检查点，查看模型上的坐标，与实际坐标进行对比，计算两者误差大小。模型坐标与实地坐标对比如表1所示。
　　数据显示，三维测图精度大约在5cm左右，由于模型分辨率的影響，导致误差偏大，但如果模型分辨率好，精度便可提高。正常分辨率在3～5cm左右，所以三维测图的精度是可以满足1∶500地形图精度要求的。 
　　4  结语 
　　传统的野外地形图测绘对于外业人员来说无疑是一件十分头疼的事情，但采用倾斜摄影与EPS结合的三维测图可一定程度解决这一问题，能大大减少外业的人力物力，节约时间，提高工作效率，同时还能提高测图质量和精度，因此不久的将来倾斜摄影技术用于地形测绘将成为新趋势。 
　　参考文献 
　　[1] 刘家橘.倾斜摄影三维建模在矿山恢复调查中的应用[J].地理空间信息，2020，18（7）：48-50. 
　　[2] 吴熠文. 基于无人机倾斜摄影测量的建（构）筑物三维形貌测量技术[D].长沙：湖南大学，2019. 
　　[3] 袁晓鑫. 无人机大比例尺测图技术及应用研究[D].合肥：安徽理工大学，2019. 
　　[4] 于麒.消费级无人机在宜居改造项目中的应用与研究[D].长春：吉林大学，2019.