王烽

摘要：對同一地物進行多視角傾斜攝影測量，并對傾斜數(shù)據(jù)進行相關處理操作后，就可以建立出三維模型。當模型精度很高時，利用模型進行三維測圖就變成了一種可行方案。本文以傾斜攝影建立的高精度三維模型為基礎，詳細闡述了三維測圖的操作過程，并對三維測圖的精度質(zhì)量進行了評價和總結，認為測圖成果能夠滿足初步設計的精度要求。

關鍵詞：傾斜；攝影測量；三維測圖；三維模型

1.前言

傾斜攝影測量技術目前主要在三維數(shù)字建模領域得到較為廣泛的運用，將該技術用于數(shù)字化測圖領域仍是一種較為新鮮的嘗試。當傾斜攝影測量建立的三維模型精度較好時，三維測圖的平面精度完全可滿足航測規(guī)范要求。若同時與激光點云技術相結合使用，能在平面與高程上均達到較好的精度效果[1]。本文的主要研究內(nèi)容是基于傾斜攝影測量建立了該片區(qū)的高精度三維模型，在此基礎上進行三維數(shù)字化測圖和成果質(zhì)量分析。

2.三維測圖

2.1三維測圖特點

三維數(shù)字測圖是測圖行業(yè)一個革命性的新技術，它的主要特點如下：

（1）高效率成圖，大幅度削減外業(yè)勞動量。與地圖測圖相比，無須儀器野外采集細部點，省去了80%以上的外業(yè)采集和調(diào)繪工作；與立體測圖相比，無須屋檐改正，省去補測高程點；如果模型足夠清晰，地物遮擋不嚴重，基本無調(diào)繪補測。

（2）裸眼成圖，所見即所得，提高成圖質(zhì)量。

（3）室內(nèi)作業(yè)為主，降低勞動強度和生產(chǎn)成本，無須考慮天氣等影響因素，縮短成圖周期。

2.2立體測圖系統(tǒng)

MapMatrix Grid作為航天遠景最新一代的網(wǎng)絡版數(shù)字攝影測量系統(tǒng)[2]，具有非常強大的應用功能拓展。該系統(tǒng)可兼容來自多種飛行平臺的攝影測量數(shù)據(jù)，并生產(chǎn)出符合基礎測繪標準的4D產(chǎn)品。該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于作業(yè)過程自動化、數(shù)據(jù)處理海量化、采編入庫一體化等，目前該系統(tǒng)的成熟度和應用方向在不斷地完善。可預見將廣泛運用于城市規(guī)劃、測繪遙感和水利電力等方面。

2.3三維測圖實驗流程

三維數(shù)字化測圖實驗主要使用MapMatrix Grid系統(tǒng)中的特征采集處理專家grid軟件。下面將詳細介紹三維測圖的主要實驗流程：

2.3.1模型定向

此次實驗輸出的模型為OSGB格式，需要建立索引才能顯示模型。建立索引時選擇的目錄為存放瓦片文件的文件夾，而不是單個瓦片文件。生成索引成功后，在該文件夾下會出現(xiàn)MultiFoderReader.osgb文件，此文件即為索引文件。建立好索引后，確定下坐標北方向進行模型定向，即可生成定向后的模型索引文件，坐標路徑選擇坐標原文件xml文件。經(jīng)過上述步驟，三維立體模型的定向工作完成，可直接用于測圖。

2.3.2加載傾斜視圖

選擇視圖菜單，加載傾斜攝影視圖，選擇定向后的模型索引打開模型。此時，若模型范圍與工作區(qū)范圍不一致，可以點擊工作區(qū)，設置矢量文件參數(shù)為傾斜數(shù)據(jù)范圍，即可將傾斜模型加載到工作區(qū)范圍中，兩者范圍一致且同步。

2.3.3三維測圖

加載完模型后即可在模型上進行地物采集（見圖1），根據(jù)測圖精度的要求選擇合適的地形地物進行矢量數(shù)據(jù)采集。采集過程中，還可以根據(jù)地物類型選擇屬性，按照屬性類別批量采集矢量數(shù)據(jù)。采集建筑物時將采集線點擊到房屋立面上，可自動進行房檐改正，同步記錄相關數(shù)據(jù)。

根據(jù)三維測圖的用途和精度要求，對相關地物、地貌進行數(shù)據(jù)采集，獲取和傳統(tǒng)地形圖測繪一致的特征點數(shù)據(jù)文件，然后繪制成圖，形成完整的地形圖。

2.3.4檢查點檢核

打開MapMatrix3D軟件，加載工程以后進行自動置平，點擊絕對定向按鈕，將控制點與檢查點的坐標信息一起導入軟件中，然后進行刺點。在每一次刺點結束時，都可選擇是否將該點設置為檢查點。一般控制點需要刺4個以上，剩余的點作為檢查點使用。全部刺點完成后進行絕對定向，絕對定向成功[3]后可輸出點位精度報告。若精度不滿足要求，需要重新刺點或者檢查是否控制點數(shù)據(jù)輸入有誤，直至精度合格。

3.三維測圖成果精度分析

為驗證三維測圖的精度及與傳統(tǒng)測圖方法的成果對比，同步用RTK和全站儀對該區(qū)域進行了地形圖的測繪工作，得到了該區(qū)域的實測矢量。RTK和全站儀作為大比例測圖的常用方法，測圖精度高。本次實驗中以實測的地形圖作為標準，將三維測圖成果與實測矢量進行對比分析。

3.1三維測圖成果檢查

三維測圖的基礎就是三維模型，當完成高精度三維建模后，為確保該模型在當?shù)刈鴺讼迪?，且沒有發(fā)生縮放或旋轉，可用實測矢量進行疊加檢核。

首先將三維模型與實測矢量進行同一坐標系下的疊加[4]工作，如圖2所示。經(jīng)檢查，確認地物輪廓套合較好，三維模型與實測地形圖處于同一坐標系下，且無縮放等形變。

然后將三維測圖成果與實測矢量疊加，如圖3所示，整體套合結果較好，基本重合。經(jīng)檢查，部分墻體邊緣線略有誤差。因為外業(yè)采集時為了方便RTK設備接收信號，建筑物的采集均在樓頂進行，采集的點位為房屋內(nèi)角數(shù)據(jù)。而三維測圖時，采集的數(shù)據(jù)為房屋模型的外輪廓，因此墻體厚度帶來了一定的誤差。

3.2控制點與檢查點精度

檢查控制點與檢查點的誤差情況，選取了部分控制點精度數(shù)值如表1所示。

可以看出，其中2號點的點位偏差最大。經(jīng)檢查2號點所在位置的三維房屋模型房角點扭曲模糊（見圖4），導致刺點時無法精準。其余大部分點位的平面精度在5cm以內(nèi)，高程精度也在10cm以內(nèi)，能夠滿足工程初步設計的使用需求。

由于航拍的時間與外業(yè)測量時間并不一致，時間差也可能導致誤差的出現(xiàn)?？傮w來說，基于傾斜攝影的三維測圖精度較好。當影像質(zhì)量較好且控制點方案合理時，可以保證模型較高的精度，而模型的精度直接決定了三維測圖的精度。當測圖要求較高時，需進行一定的外業(yè)補測，以保

證測圖精度[5]。

4.結論與展望

上述實驗看，基于已建立的三維數(shù)字模型，可以進行三維測圖，并且測量的精度能夠滿足小比例測圖要求，在大數(shù)據(jù)統(tǒng)計和初步規(guī)劃設計時可以提供較為可靠的數(shù)據(jù)。目前國內(nèi)已有多家公司發(fā)布了基于傾斜攝影的三維測圖軟件系統(tǒng)，如清華山維的EPS地理信息工作站、武漢航天遠景的MapMatrix系統(tǒng)、武漢天際航的DP-Modeler系統(tǒng)[6]等。由于我國傾斜攝影技術發(fā)展較晚，在傾斜攝影測圖方面并未有統(tǒng)一的標準和相關的測量規(guī)范，目前市面上的傾斜應用均是依靠工程經(jīng)驗和行業(yè)共識進行生產(chǎn)的，三維測圖仍有較大的進步和發(fā)展空間。

參考文獻：

[1]趙小陽，孫松梅.無人機傾斜攝影支持下的1∶500高精度三維測圖方案及應用[J].測繪通報， 2019（07）：87-91.

[2]楊彥梅，施磊，張守敏，姚鑫鑫.基于傾斜攝影測量的三維數(shù)字測圖實驗研究[J].地礦測繪， 2017， 33（01）：25-27.

[3]鄭華，齊東宏，陳向陽，劉書冬.傾斜攝影三維模型測圖與傳統(tǒng)攝影測量測圖試驗分析探討[J].測繪技術裝備， 2018， 20（04）：81-83.

[4]楊彥梅.基于傾斜攝影測量的三維數(shù)字測圖實驗研究[A].云南省測繪地理信息局、云南省測繪地理信息學會.云南省測繪地理信息學會2016年學術年會論文集[C].云南省測繪地理信息局、云南省測繪地理信息學會：云南省科學技術協(xié)會， 2016：8.

[5]朱俊鋒.利用傾斜影像進行三維數(shù)字城市重建的關鍵技術研究[D].武漢大學， 2014.

[6]曹帥帥.無人機傾斜攝影測量三維建模的應用試驗研究[D].昆明理工大學， 2017.