无人机倾斜摄影技术在地籍测绘中的应用

相云

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摘要：倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，伴随自然资源部在全国范围大规模开展实景三维测绘工作，该技术已在国内得到广泛应用。低空无人机倾斜摄影技术以无人机飞行平台为载体搭载专业型航摄系统，结合POS采集系统以及高精度导航和精准飞行技术，可实现三维数据的高精度、高效率采集，通过数据后处理，可生产出高精度、满足工程应用要求的4D产品。

关键词：无人机；倾斜摄影技术

1 低空无人机倾斜摄影技术应用流程

1.1 外业数据采集

1.1.1 像控点布设

（1）选点要求。点位应选在影像清晰的明显地物上，一般可选在交角良好的细小线状地物交点及点状地物中心，弧形地物、阴影、交角为锐角的线状地物交叉不得作为刺点目标。判刺像控点时要兼顾考虑高程精度，应选在高程变化小的目标上。点位在坎边沿及高于地面的地物上时，须标注比高至0.01 m，并注明点位刺在坎上、坎下或地物的顶部、底部。

（2）编号要求。像片控制点采用流水编号，如XK001、XK501等，同一测区不得重号。

（3）像控点布设。需要安排在无人机航飞的前一步，像控点依照分区块按01、02、03等的顺序进行采点布设。

1.1.2 航飞影像数据采集

（1）地面分辨率：确定摄区航线飞行高度时根据精度要求保证基准面上的GSD（地面分辨率）。

（2）分区划分：根据测区地形及建筑分布，划分测区区域。（1)测区内同一分辨率区域，统一划归为同一类型区域，海拔高差较大则单独划分区域；（2)同一类型区域中，根据测区各区域分散度，划分地物类别，单个连续区域可划分单个测区，若多个不连续区域，之间距离为1～1.5倍航高，则可全部划分为一个测区；（3)根据地物类别，连续大片的植被区域、农田区域、山地区域、非带状水面区域，可各划分一个分区；（4)根据不同比例尺要求和不同采集设备确定采集分区。

（3）航线设计。依据《低空数字航空摄影规范》5.2.3要求确定基准面高程，并按照规范要求进行航线设计。各摄区内航线应尽量沿东西方向布设。

（4）飞行质量。航向重叠一般应为60%～80%，旁向重叠一般应为15%～60%，像片倾斜角一般不大于5°，像片旋偏角一般不大于15°，在一个摄区超过15°的像片数不应超过摄区总像片数的10%。航高保持，同一航线上相邻像片的航高差不应大于30 m；实际航高与设计航高之差不应大于50 m。摄区边界覆盖保证：航向覆盖超出摄区边界线应不少于2条基线。旁向覆盖超出摄区边界一般不少于像幅的50%。

1.2 三维模型重建

三维模型重建主要过程包括空中三角测量、模型重建、模型后处理等过程。空三阶段需要外业控制点文件及点之记、原始影像、相机文件，通过模型处理软件完成自动相对定向后通过人工选点、刺点等过程完成绝对定向，同时输出精度报告，通过精度报告分析误差，检查合格后利用空三成果重建模型。

1.3 正射影像生产

1.3.1 单航片DOM数据范围确定

利用生成的DEM数据对影像进行正射纠正，航片纠正范围应在定向点以内，最大范围不应超过像片上控制点连线外20 m。相邻航片纠正范围应有一定的重叠度，以保证相邻像片DOM之间保留100像元以上的重叠。

1.3.2 单航片DOM匀色

为保证图幅正射影像色调的一致性和图幅内接边线处色调的平缓过渡，在进行DOM拼接前将测区所有的单片DOM进行匀色。匀色时要根据测区各标段内不同区域的特点分别选取具有代表性的样本影像，以保证整个测区内不同图幅间影像色调的一致性。

1.3.3 接边与镶嵌

DOM的制作要利用所有的航片，即根据影像的色彩、清晰度及投影差等选择每张航片的中心部分进行影像的镶嵌，镶嵌线应避开房屋等建筑物，保证房屋的完整性及接边处具有良好的视觉效果。

1.4 DLG数据生产

用规定的符号通过加载模型、影像，提取地物地貌的平面位置和高程位置获取矢量图。

2 生产试验

本次测区位于广州市番禺区，属于丘陵地带，根据项目要求生产1:500全要素基础地形图数据。针对测区布设600个像控点及检查点，共计200组点，均匀分布在测区范围内。像控点布设按照三级RTK控制点技术要求，选在易保存、通视、稳固的地方，使用不锈钢大帽钉钉设在水泥地面或路边，像控点测量采用20个历元平均的控制点模式，记录多次重新初始化后的固定解值，两次观测值较差平面≤±2 cm，高程较差≤±3 cm，超出较差的点需要重新观测检核，取多次测量控制点平均值作为结果。按测区地形、像控布设情况及空域管制网格，将修测区域划分为面积相对均匀的小区块。依据规范要求确定基准面高程，并进行航线设计，各摄区内航线应尽量沿东西方向布设。次生产采用大疆m300 RTK无人机搭载SHARE202S相机，根据测区房屋密集程度采用不同分辨率进行飞行拍摄，对于房屋密集的区域，设计航高为120 m，地面分辨率为1.4 cm，航向重叠度80%，旁向重叠度70%，单架次飞行时间约40 min，飞行面积约0.35 km2；对于空旷区域，设计航高为200 m，地面分辨率为2.4 cm，航向重叠度80%，旁向重叠度70%，单架次飞行时间约40 min，飞行面积约0.7 km2，影像清晰、色彩均匀满足本次项目生产要求。

3 结果分析

采用野外GPS、全站仪采集明显地物点与正射影像图同名地物点对比检查的方法，经检测，平面位置精度满足机耕道路、新增鱼塘、地上架空管线等辅助连线要求。平面精度检测情况如表1所示。

利用GZCORS-RTK和引测图根导线对作业区地物点点位、高程注记点以及间距进行数学精度检测。检测结果如表2所示。

利用1 km2数据生产对基于倾斜摄影技术进行1:500测图和基于传统人工测图方式效率进行评估，试验结果如表3所示。

表1 正射影像平面精度检测

表2 地物点精度检测统计

表3 作业效率评估

由精度检测及作业效率评估结果可得，将低空无人机倾斜摄影技术应用于基础测绘中完全可以满足精度要求，同时大大减少传统测绘外业工作量，提高作业效率，具有巨大的社会效益。

4 结语

本文论述了低空无人机倾斜摄影技术应用于基础测绘的技术路线，并结合实际生产，从精度和效率两个方面，验证该技术的可行性、高效性。同时依托地理信息系统（GIS）、建筑信息模型（BIM）、城市信息模型（CIM）等数字化手段，可开展全域高精度三维城市建模，对加强国土空间等数据治理，构建可视化城市空间数字平台，提升城市可感知、可判断、快速反应的能力具有重要意义。

参考文献

[1] 徐思奇，黄先锋，张帆，等.倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].测绘通报，2018（2):111-115.

[2] 张平，刘怡，蒋红兵.基于倾斜摄影测量技术的“数字资阳”三维建模及精度测评[J].测绘，2014（3):115-118.