翟麗

（阜新市生態(tài)空間勘測設(shè)計院有限公司，遼寧阜新 123000）

0.引言

近年來由于我國國民經(jīng)濟的不斷進步和發(fā)展，與我國城市規(guī)劃、地理環(huán)境、土地管理、交通建設(shè)等息息相關(guān)的測繪技術(shù)需求將會越來越多，對于測繪技術(shù)和服務(wù)質(zhì)量的重視程度將會越來越高。無人機傾斜測量攝影技術(shù)是一種新型的傾斜測量攝影手段[1]，將獲取地理信息的步伐推向了全天候、實時性，這種測量方法與日常工作的融合度也愈來愈緊密。

目前無人機航拍測量在我國被廣泛采用。它因具有運行速度快、測量技術(shù)靈活、效果快等特點，深受廣大測繪人員和工作人員的喜愛。農(nóng)村“房地一體”是一項保障人民權(quán)益的政策，它既是相關(guān)部門了解土地和房屋建設(shè)現(xiàn)狀的重要手段，也是未來規(guī)劃土地利用與住房建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源之一。對于農(nóng)民來說，房地產(chǎn)情況調(diào)查就是將每一位個人的宅基地所有財產(chǎn)都合法化、轉(zhuǎn)換成為其他社會利益的一種有效方式。農(nóng)村宅基地的調(diào)查主要是對于宅基地內(nèi)住宅房屋所在位置、面積、樓層數(shù)、所有權(quán)、建筑材料和使用情況進行調(diào)查。

1.基本原理

傾斜式攝影測量技術(shù)作為一種全新的工程測量技術(shù)[2]，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在了建立工程三維模型中，并且可以廣泛地應(yīng)用在各種工程測量的業(yè)務(wù)當(dāng)中。傾斜式攝影的測量方法主要是依靠無人機實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集[3]，這樣可以在根本上改善測量的準(zhǔn)確性。同時，通過探索和應(yīng)用這種全新的測繪方法，為我們的測繪工作者創(chuàng)造了一個方便快捷的測量場景。

攝影測量就是利用圖像來研究信息的收集，提取，處理和表達[4]，通過對被拍攝物體大小、形態(tài)、特點及位置等方面的信息進行加工來獲取。這也是我們在測繪過程中的一個核心主題，測繪的主要任務(wù)就是通過設(shè)計和建立各類比例尺的數(shù)字地面模型和測繪地形圖，提供一些基本的數(shù)據(jù)，建立一個土地信息系統(tǒng)和各類地理信息系統(tǒng)，為我國在城市開發(fā)中的各種工作做出更有效的決策，具備了重要的指導(dǎo)意義和推動作用。

2.無人機數(shù)據(jù)獲取

本次研究采用南方SF700無人機、T53五鏡頭，無人機參數(shù)設(shè)置為：航向重疊度80%，旁向重疊度75%，飛行高度100m。測區(qū)采用CGCS2000坐標(biāo)系，高斯三度帶投影，中央子午線121.5°。

2.1 像控點布設(shè)

目前雖然有免像控的設(shè)備，但是在實際測量中，仍然需要布設(shè)像控點。作為攝影測量中的一個控制加密及其測圖工具的基本要求[5]，像控點布置的好不好將會直接決定最終成果質(zhì)量。所以像控點布設(shè)應(yīng)該能夠包括整個測區(qū)的邊緣區(qū)域，從而達到控制測區(qū)的位置精度。

像控點一般按照路線的整個區(qū)域來布置，選擇點應(yīng)固定、平整、清晰、易于識別，盡量無陰影、無遮擋區(qū)域。如斑馬線角點、房屋頂角點，方便內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理人員查找。（如無明顯地標(biāo)可人工噴油漆或撒白灰的方式設(shè)置地標(biāo)，見圖1）。

圖1 設(shè)置地標(biāo)

2.2 無人機數(shù)據(jù)獲取

無人機傾斜攝影采集數(shù)據(jù)前要進行以下工作：

（1）事先收集好研究區(qū)域的地形地貌資料，觀察當(dāng)天天氣情況是否適合無人機飛行。

（2）特別注意檢查測量的區(qū)域里是否被列為禁飛地帶，測量的區(qū)域里面是否存在著高層的建筑物，信號基站，高壓線塔等會干擾到飛行安全的設(shè)施，之后才能確定一個無人機合理的飛行距離和高度。選擇一個地形平坦，視野開闊的位置作為一架無人機的起飛點。向相關(guān)部門申請飛行空域，合法飛行。

（3）依據(jù)國家規(guī)定的無人機航飛規(guī)范及規(guī)定，合理設(shè)計航飛參數(shù)規(guī)劃航飛路線。

（4）布設(shè)并測量像控點坐標(biāo)，像控點應(yīng)均勻布設(shè)在研究區(qū)域內(nèi)（例如若研究區(qū)域為矩形范圍，則應(yīng)該在4個拐角以及區(qū)域中心布設(shè)像控點）。

（5）實施飛行，起飛前使用飛行軟件連接無人機，同時檢查無人機狀態(tài)，剩余電量，以及鏡頭是否安裝好，確認(rèn)好后起飛無人機。

3.三維建模

本研究采用了法國 Acute3D公司的Smart3D軟件進行三維建模，它的主要功能是根據(jù)航拍視頻或者照片自動生成各種三維模型或者正射影像。Smart 3D功能豐富強大，能夠處理大多數(shù)的無人機航拍畫面，非常適合用于地形測繪等業(yè)務(wù)，相比其他建模軟件，大數(shù)據(jù)的空三測量和建立模型的處理效率更高。

（1）打開Smart 3D新建工程，選擇路徑，路徑一定要是英文路徑，下方勾選創(chuàng)建新區(qū)塊。

（2）創(chuàng)建完區(qū)塊后，加載影像照片，添加照片時設(shè)置感應(yīng)器尺寸以及焦距。

（3）添加POS數(shù)據(jù)，導(dǎo)入POS信息，空間參考系選擇CGCS2000，其次將字段與相應(yīng)的列一一對應(yīng)。

（4）導(dǎo)入控制點，提交空中三角測量。

（5）3D View可看航拍成果，可以看到無人機航拍時的點位，如果航線不在同一平面上（見圖2），則再跑一次空三測量，進行糾正。

圖2 空三測量糾正

（6）導(dǎo)入像控點，將所有像控點全部刺點完畢后再次提交空中三角測量。

（7）空三測量結(jié)束后點擊新建重建項目，點擊空間架構(gòu)，選擇坐標(biāo)系，設(shè)置完成后直接提交生產(chǎn)等待任務(wù)完成，完成后可看到建立完的模型（見圖3和圖4）。

圖3 建立模型1

圖4 建立模型2

4.EPS測圖

EPS地理信息中心（以下具體簡稱EPS平臺）是北京清華山維新技術(shù)開發(fā)有限公司自主研究開發(fā)GIS數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、處理、數(shù)據(jù)庫構(gòu)建及更新的測量和地理信息系統(tǒng)方面的專門軟件。它很好地解決了目前我國測繪行業(yè)GIS大規(guī)模數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)過程中普遍出現(xiàn)的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，帶來的大規(guī)模數(shù)據(jù)入庫困難，更新困難，質(zhì)量監(jiān)督管理困難等一系列的問題。

（1）在使用三維測圖時，首先要定制工作臺面，必須要定制三維瀏覽模塊，使用傾斜攝影制圖還需要定制三維測圖模塊，生成實景表面模型DSM文件。

（2）生成DSM文件后，加載本地傾斜影像，同時加載超大影像（見圖5）。

圖5 加載影像

（3）繪圖編輯。

1）房子采集。由于韓家店鎮(zhèn)居民區(qū)多為四邊形平房，因此我們可以采用采用五點房繪制（見圖6，按順序點）。

圖6 房子采集

2）道路繪制。繪制道路時選擇加線，選好道路的編號，沿著模型上道路的邊界線進行繪制。

（4）成圖結(jié)果。將在EPS軟件繪制完成的矢量圖輸出CASS10格式，導(dǎo)入CASS中，加入圖框等要素。完成后輸出成果（見圖7）。

圖7 CASS成果

5.精度評定

為了評定無人機傾斜攝影成圖的精度，本次研究將通過對像控點的精度分析評價此次成圖精度。將已經(jīng)測量好的像控點坐標(biāo)，高程數(shù)據(jù)單獨保存，在野外使用RTK測量出的像控點數(shù)據(jù)作為真值，然后在EPS測圖成果上找出對應(yīng)的點位，單擊對應(yīng)點位，顯示的坐標(biāo)值及高程作為計算值，兩者之差算出真誤差得到無人機攝影成果的精度如表1所示。

表1 精度成果

通過外業(yè)實測和內(nèi)業(yè)采集的像控點的平面坐標(biāo)與高程值的比較，計算出地形圖中平面坐標(biāo)與高程點的中誤差。通過外業(yè)實測和內(nèi)業(yè)采集的像控點的平面坐標(biāo)和高程對比計算，本次研究區(qū)域點位平面中誤差為0.02m，高程中誤差為0.05m。

通過此次研究，可發(fā)現(xiàn)無人機攝影技術(shù)完全可以滿足農(nóng)村房地一體化測繪1:500比例尺地形圖的精度要求。

6.結(jié)論

隨著現(xiàn)代信息科技的不斷進步和發(fā)展，無人機的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域也變得越來越多，而在測繪行業(yè)中，無人機傾斜式攝影和三維建模已經(jīng)成為研究的熱點。如今隨著影像處理軟件與三維建模軟件的不斷研發(fā)與改進，先進的軟件算法配上無人機，可以迅速得到高精度的三維模型，相比于傳統(tǒng)的測量方法，在房地一體測繪中，使用無人機傾斜攝影技術(shù)更加省時省力。通過本次研究，可以發(fā)現(xiàn)在房地一體測繪中，由于無人機攝影技術(shù)的應(yīng)用，房地一體測繪的效率比使用傳統(tǒng)測量方法更高，同時測量精度也符合作業(yè)要求，無人機攝影技術(shù)適合應(yīng)用于房地一體化調(diào)查。