劉 振 吳長悅

（華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院）

傾斜攝影的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)攝影測量的工作方式。以往的航攝照片只能從垂直方向進行拍攝，這樣只能生成二維的正射模型，缺乏直觀性，即便生產(chǎn)出三維模型，也是偽三維模型，并無側(cè)面真實紋理［1-3］。傾斜攝影可以通過多視角的拍攝，彌補傳統(tǒng)正射影像側(cè)面紋理不足的缺陷，因為ContextCapture Master軟件的建模是基于紋理映射成像技術(shù)，三維模型的紋理很大程度上取決于原始影像數(shù)據(jù)的紋理細節(jié)是否足夠。航空攝影測量的目的是要最大限度減少外業(yè)測圖成本，在外業(yè)只需要做少量的像控點，讓無人機按照預(yù)設(shè)航線進行多視角航空拍攝，其他測圖工作均可以在室內(nèi)完成［4-6］。ContextCapture Master是一款優(yōu)秀的基于影像進行三維建模的軟件，尤其是對傾斜影像的處理具有很大優(yōu)勢，生產(chǎn)出的三維模型具有非常真實的紋理，并且可以支持并行運算，極大節(jié)省三維模型的生產(chǎn)時間，生產(chǎn)出的OSGB 格式三維網(wǎng)格可以加載到EPS 中，實現(xiàn)裸眼3D 數(shù)據(jù)的采集［7-8］。在內(nèi)業(yè)測圖時，主要是畫地物平面圖和提取高程點，可以在EPS測圖軟件里邊利用三維模型使用點選、線選和面選的方式提取高程點［9-11］。點選較準確而效率低，線選和面選效率高，但是對于地形變化較大的區(qū)域，會產(chǎn)生較大的誤差（因為線選和面選的原理都是高程點的內(nèi)插）。如何保證準確度的前提下，提高高程點的提取效率，具有一定的研究意義。Terrasolid 軟件是一款非常優(yōu)秀的激光雷達點云處理軟件，可以處理各種類型的點云數(shù)據(jù)，ContextCapture Master 可以生成點云格式的三維模型［12-15］，它的點云數(shù)據(jù)同樣可以利用Terrasolid進行處理。

本研究考慮使用ContextCapture Master 生成LAS格式的點云三維模型，然后把點云數(shù)據(jù)加載到Terra-solid 進行分類，提取出地面點點云，經(jīng)過抽稀后直接在CASS中展繪高程點。

1 實驗數(shù)據(jù)獲取

選取薊州某山區(qū)一條長度約510 m 的山洪溝，使用大疆精靈4 RTK型無人機攜帶單鏡頭相機，進行多視角攝影，從正射和左右傾斜（相機傾角為45°）3 個方向飛行了3 個架次，一共拍攝了257 張照片。外業(yè)人員使用RTK 在測區(qū)內(nèi)布設(shè)5 個像控點，26 個檢查點。

2 實驗過程

2.1 建立三維點云模型

首先在ContextCapture Master 中新建項目，把257張照片導(dǎo)入到軟件中，然后提交空中三角測量計算，計算結(jié)果如圖1所示。

進行控制點編輯，再次進行空中三角測量計算，計算完成后檢查結(jié)果是否正確。主要從定性和定量2 個角度判斷，定性上通過觀察加密點云排列是否正確，無分層錯亂等現(xiàn)象，定量上查看像控點選刺的所有照片平差結(jié)果誤差是否合格（如圖2 所示，綠色代表合格）。

新建重建項目并提交新的生產(chǎn)項目，生產(chǎn)3MX、OSGB 三維網(wǎng)格和LAS 三維點云。最終的三維模型效果如圖3 所示。因為拍攝時間是冬季，地面有積雪，并且空中的霧還未消散，導(dǎo)致模型周邊模糊，但是周邊已經(jīng)在項目范圍之外，并無太大影響。

2.2 地面點提取

將LAS 點云加載到Terrasolid 分類處理，提取地面點。再根據(jù)測圖地形的實際情況，建立點云分類的宏，從而自動進行點的分類。

3 精度評定

等待軟件運行宏自動分出地面點之后，利用Terrasolid 自帶的精度檢查工具，將地面點與26 個檢查點的精度進行對比，結(jié)果見表1。

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分析精度對比結(jié)果可知，高程最大誤差的絕對值不超過20 cm，并且考慮到地形為山區(qū)，參考《1∶500 1∶1000 1∶2000 地形圖航空攝影測量數(shù)字化測圖規(guī)范》（GB/T 15967-2008）可知（表2 和表3），此精度完全滿足1∶500測圖精度需求。

注：括號內(nèi)表示依用圖需要選用的等高距（下同）。

由表2 可知，1∶500 平地1/3 等高距是0.16 m，檢查點的最大高程誤差是0.157 m；表3中1∶500的平地高程中誤差是0.2 m，檢查點的高程中誤差是0.078 m；況且測區(qū)地形屬于山地，因此提取出的高程點精度完全符合測圖要求。

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對地面點進行導(dǎo)出（圖4），然后進行抽稀后重新加載到Terrasolid 里（每2 000 個點取一個點），抽稀之后的地面高程點再另存為ENZ 格式，保留兩位小數(shù)，導(dǎo)出了4 433 個高程點。通過Excel 對導(dǎo)出的點進行編輯，改為CASS 格式的數(shù)據(jù)點，然后直接展繪高程點。

4 高程點位置的合理性驗證

在室內(nèi)提取高程點的時候，精度和位置都是衡量高程點質(zhì)量的指標。精度已經(jīng)滿足要求，但是有時會出現(xiàn)高程點不在地面的情況，為了從直觀上證明高程點位置的合理性，把用Terrasolid 提取出的全部地面點點云和OSGB 三維模型同時加載到EPS 里（圖5），可以看出地面點分類基本正確，無房頂和植被上的點，可以作為高程點使用。

5 結(jié) 語

通過使用ContextCapture Master 對傾斜攝影處理生成LAS 格式三維點云，在Terrasolid 中進行分類處理，最終分離出地面點點云，對地面點進行抽稀，然后直接在CASS 里邊展繪成圖，實現(xiàn)高程點的全自動批量提取。通過精度分析驗證了該方法具有較高的精度，對于航測地形圖測量內(nèi)業(yè)成圖效率的提高具有一定的意義。