王玉磊WANG Yu-lei

（福州市勘測院有限公司，福州 350108）

0 引言

隨著傾斜攝影測量技術(shù)的高速發(fā)展，其成圖精度的不斷提高，使用領(lǐng)域也逐步增多。當(dāng)前傾斜攝影測量技術(shù)多出現(xiàn)在大比例尺的地形圖測量中，其測量精準(zhǔn)度與大比例尺下的地形圖精度指標(biāo)相符[1]。建筑工程驗收階段常開展規(guī)劃竣工測量，可利用該項技術(shù)手段科學(xué)規(guī)劃作業(yè)流程，獲取各項技術(shù)指標(biāo)，解決此前因地形復(fù)雜而降低測量效率及準(zhǔn)確性的問題，提升工程測量的經(jīng)濟(jì)效益、準(zhǔn)確性、針對性。

1 項目背景

該新建設(shè)工程項目為福州的一處學(xué)校，屬市內(nèi)重點建設(shè)項目，帶有民生性質(zhì)。項目規(guī)劃總平用地面積及總建筑面積較大，建筑樓棟多，建筑造型奇特，屋面形狀多樣。場地為平地與山地結(jié)合，局部為山地，坡度較大，有陡崖，有保留文物古墓，植被較多，地形較為復(fù)雜。在開展規(guī)劃竣工測量期間，工作內(nèi)容主要有繪制1:500 地形圖、獲取建筑高度、提取建筑面積、繪制建筑平面位置詳圖與編制測量報告，因而應(yīng)科學(xué)運用傾斜攝像測量技術(shù)。

2 傾斜攝像測量技術(shù)的操作流程

為更好地應(yīng)用傾斜攝影測量技術(shù)，正式實施該項技術(shù)前，需明確其技術(shù)流程。

①測量前的準(zhǔn)備工作。開展傾斜攝影前，其準(zhǔn)備工作主要包括測區(qū)勘探、資料收集與無人機(jī)調(diào)試等。

②傾斜攝影。到了傾斜攝影測量階段，要及時開展像控布設(shè)、水準(zhǔn)測量與RTK 測量等，并嚴(yán)格記錄與檢測相關(guān)航線中的各類影像，提升影像攝影控制的準(zhǔn)確性。

③三維建模。操作人員要對傾斜數(shù)據(jù)影像進(jìn)行持續(xù)性加密，合理完成勻色勻光，對傾斜影像數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)性匹配，并適時打造紋理映射，使之生成紋理貼圖。完成紋理映射操作后，紋理貼圖可生成帶有實景性質(zhì)的三維模型，其內(nèi)部包括定義模型修飾、成果格式與任務(wù)區(qū)[2]。

④內(nèi)業(yè)信息采集。在內(nèi)業(yè)信息采集階段中，要獲取規(guī)劃竣工地形圖與建筑高度的數(shù)據(jù)信息。

⑤外業(yè)勘測。操作人員要核實三維影像上不夠清晰的地物要素及用地范圍周邊的相關(guān)地形信息數(shù)據(jù)，認(rèn)真判別控制線退距，并詳細(xì)核實建筑物規(guī)劃的具體內(nèi)容，如配套內(nèi)容、使用功能與建筑結(jié)構(gòu)、建筑物層高等[3]。

在完成傾斜攝影測量技術(shù)的實際運用后，要及時整合數(shù)據(jù)資料，科學(xué)處理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)，再根據(jù)該項數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，形成合適的質(zhì)量報告，繼而完成項目成果的驗收與檢查工作。

3 傾斜攝影測量技術(shù)的實際運用

3.1 明確規(guī)劃竣工測量精度指標(biāo)

正式使用規(guī)劃竣工測量中傾斜攝影測量技術(shù)前，要適當(dāng)明確建筑工程的精度指標(biāo)。比如，要對建筑項目的地形測量提出一定的精度要求，即相鄰控制點間的點位誤差要保持在5cm 左右；若測量位置較為崎嶇，則測量精度的誤差范圍可適當(dāng)增加，即縮小在10cm 以內(nèi)。建筑物的室內(nèi)外高差，其誤差范圍都要把控在±1.5cm 左右。建筑物的實際邊長、采集點坐標(biāo)反算的邊長限差需控制在±5cm 以內(nèi)。

3.2 開展現(xiàn)場踏勘與調(diào)試設(shè)備

開展實地踏勘的過程中，要適時收集地表植被、地形地貌與道路交通的信息數(shù)據(jù)，為此后選取起降場地、規(guī)劃航線與制定應(yīng)急預(yù)案提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。要依照無人機(jī)起降形式來挑選起降場地，該場地應(yīng)存在較佳的通視性，并遠(yuǎn)離人員密集的地區(qū)，即在半徑200m 的范圍中不可出現(xiàn)重要設(shè)施、高大建筑物與高壓線等。操作人員需在傾斜攝影測量技術(shù)的正式實施前，合理開展信號測試，及時明確測試信號的強度、頻率，若系統(tǒng)設(shè)備存有干擾情況，要改變起降場地。進(jìn)行現(xiàn)場踏勘的過程中，還要及時開展設(shè)備調(diào)試工作[4]。設(shè)備調(diào)試內(nèi)容需以傾斜攝影的工作內(nèi)容、攝影任務(wù)為主，挑選的器材設(shè)備，無論是內(nèi)在性能、使用數(shù)量還是規(guī)格型號，都要符合航攝任務(wù)需求。

3.3 像控點布設(shè)及常規(guī)控制測量

在正式實施航飛前，還要開展測量控制，為三維建模做好充分準(zhǔn)備。比如，測區(qū)范圍中的邊角點都要設(shè)置像控點，剩余區(qū)域的控制點要盡量做到均勻分布，且各點之間的距離需維持在250～300m 左右。還要合理利用現(xiàn)場地物、地形先天條件來布設(shè)像控點。比如，將控制點布設(shè)在斑馬線直角點、道路拐點、低矮構(gòu)筑物的拐角處及顏色紋理變化分界點處等，也可在現(xiàn)場設(shè)置顏色鮮明醒目的人為像控點，然后用坐標(biāo)點來記錄各像控點的實際位置。

3.4 傾斜航攝的設(shè)計與實施

在開展傾斜航攝設(shè)計時，操作人員要適時明確無人機(jī)飛行的總航程與高度，使傾斜攝影工作始終處在安全范圍中。

①航線總航程需低于無人機(jī)的最遠(yuǎn)航程，拍攝區(qū)中的地表高差要在航高的1/4 左右，拍攝區(qū)中的最低地面分辨率與高程位置的分辨率需分別保持在0.05m、0.02m 以上。進(jìn)行航線敷設(shè)期間，要根據(jù)建筑物的大小、高矮確認(rèn)敷設(shè)方式，使傾斜攝影技術(shù)覆蓋到航攝的所有區(qū)域中[5]。

②針對航高測試數(shù)據(jù)而言，相同航線中的相鄰航高差要保持在30m 以內(nèi)，最小航高與最高航高的差距需維持在50m 左右。航攝時，要選擇適宜的時間，既要保證具有充足的光照度，又要避免過大的陰影。航向重疊度及旁向重疊度及相機(jī)傾斜角度都要滿足相關(guān)規(guī)定。

③在進(jìn)行傾斜攝影測量技術(shù)的整體設(shè)計中，操作人員還應(yīng)根據(jù)實際情況開展漏洞補攝工作。比如，實際測量中，若某些區(qū)域未能進(jìn)行準(zhǔn)確測量或出現(xiàn)遺漏，要對該位置進(jìn)行漏洞補攝工作，應(yīng)采用前一次航攝飛行的數(shù)碼相機(jī)補攝，即補攝航線的兩端應(yīng)超出漏洞之外兩條基線。另外，為了保證高層建筑物角點的精度，還要對建筑物采集垂直影像。

④對各個影像應(yīng)盡量做到色調(diào)柔和、反差適中、層次豐富與圖像清晰。完成傾斜航攝的整體設(shè)計后，操作人員應(yīng)進(jìn)行傾斜攝影實施工作。無人機(jī)飛行期間，要利用地面站來及時監(jiān)控監(jiān)督飛行器內(nèi)部的各項參數(shù)指標(biāo)，如通訊信號、衛(wèi)星數(shù)、風(fēng)速、氣壓與電池電量等。若想更好地保障攝影質(zhì)量，要針對性監(jiān)督飛行器飛行時的各類姿態(tài)，當(dāng)無人機(jī)飛行器處于非正常狀態(tài)或大量影像姿態(tài)參數(shù)超出正常標(biāo)準(zhǔn)時，要及時召回該類設(shè)備，并全面檢測飛行器，待各項應(yīng)用條件符合飛行要求后才能繼續(xù)進(jìn)行傾斜攝影工作。

3.5 獲取傾斜影像

當(dāng)無人機(jī)完成航飛任務(wù)后，要及時提取獲取的影像數(shù)據(jù)，如傾斜影像、垂直影像，再科學(xué)創(chuàng)建出不同類型影像數(shù)據(jù)的相機(jī)文件路徑，將各組照片進(jìn)行重新分區(qū)編號。比如，可將影像編號中的1～3 位當(dāng)成測區(qū)代號；5～7 位為影像的流水號；4 位設(shè)置成相機(jī)號。為防止影像數(shù)據(jù)信息的遺漏，還要多次提取POS 信息，將該類信息與此后的影像進(jìn)行一一對應(yīng)，為此后創(chuàng)建實景三維建模增加便利性。

3.6 三維建模

①操作人員可使用配套軟件實施自動化的空三加密。搭建三維模型的過程中，要根據(jù)布控需求，在不同位置上增加控制點數(shù)量，再利用光束法區(qū)域網(wǎng)整體平差來整合相片中的數(shù)據(jù)信息，將每張相片組成的光束設(shè)計成平差單元，把中心投影共線方程當(dāng)成平差單元基礎(chǔ)方程的建設(shè)基礎(chǔ)。操作人員實行自動化的空三加密工作時，可將整體區(qū)域加入到控制點的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，使地物間物方位置關(guān)系得以順利恢復(fù)。

②操作人員還要利用數(shù)據(jù)軟件平臺來獲取與各個影像相匹配的算法，利用自動匹配來獲取影像同名點，再從影像內(nèi)得到更多特征點，繼而形成密集點云。從影像密集匹配的程度上看，隨著地物復(fù)雜程度的加深，建筑物密集度的增加，影像點云密集程度也應(yīng)增高，使地物細(xì)節(jié)的表達(dá)變得更加精準(zhǔn)。

③關(guān)注紋理映射時，要根據(jù)影像密集匹配獲取的數(shù)值結(jié)果來搭建出與各影像相聯(lián)系的三角關(guān)系，再由三角TIN搭建出白模，利用數(shù)據(jù)軟件可科學(xué)計算出影像內(nèi)部的紋理，繼而將紋理自動投射到白模中，形成即為真實的三維場景（如圖1 所示）。

④在生成三維場景圖后，還要借助第三方軟件技術(shù)平臺來科學(xué)處理模糊貼圖與紋理漏洞，使當(dāng)前的三維模型精度要求符合項目應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。操作人員還要及時設(shè)置成果坐標(biāo)系統(tǒng)，借助合適的網(wǎng)絡(luò)格式來完成三維結(jié)果的輸出，增強三維模型設(shè)計應(yīng)用的準(zhǔn)確性。

3.7 規(guī)劃竣工測量數(shù)據(jù)采集

①地形圖數(shù)據(jù)采集。合理利用三維實景模型收集地形要素（如圖2 所示）。在地形要素采集前，要適時明確竣工地形測量的總體要求。三維模型中的局部地物有凸起，邊緣為鋸齒狀、拉花形態(tài)時，為提升數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度，需在垂直影像上科學(xué)采集地物的邊界線、地物角點等特征點。針對圍墻拐角點、建筑物角點等重要地物而言，在進(jìn)行坐標(biāo)采集時，要科學(xué)添加輔助線，并借助斜視影像來完成數(shù)據(jù)采集工作，不可在正射三維模型上采集數(shù)據(jù)。進(jìn)行地形數(shù)據(jù)信息收集的過程中，要依照地物分類標(biāo)準(zhǔn)來完成信息收集工作，以增強信息收集工作的條理性、準(zhǔn)確性，為規(guī)劃竣工測量的后續(xù)工作打下堅實基礎(chǔ)。在完成1:500 規(guī)劃竣工地形圖的過程中，還需檢驗傾斜攝影測量技術(shù)以得到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，借助傳統(tǒng)測繪儀器來獲取地物特征并與之對比，求解其中誤差，只有當(dāng)平面坐標(biāo)及高程值中誤差范圍達(dá)到項目規(guī)劃測量中的標(biāo)準(zhǔn)后，才能確認(rèn)所獲取的信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖2 利用三維實景模型進(jìn)行地形要素采集

②采集建筑高度數(shù)據(jù)。在三維模型內(nèi)采集建筑高度信息時應(yīng)要求模型表面平坦、無凸起。在三維模型中獲取建筑主入口、建筑屋面審批位置的高程值，高程點的采集需均勻分布，通過對比來確保數(shù)據(jù)無粗差，然后再利用差值計算得到建筑高度。

4 結(jié)語

綜上所述，將傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用到規(guī)劃竣工測量中，如地形圖繪制，其不僅能夠測繪樹木遮擋的地物地貌，還能借助不同類型地形地貌的實時放大縮小特性來觀察細(xì)節(jié)、采集主要特征點。對高差較大、傳統(tǒng)測繪不易測繪的地物地貌，增強了數(shù)據(jù)信息獲取的便利性，提升了地形測量工作的整體效率與準(zhǔn)確性。從建筑高度數(shù)據(jù)獲取的角度上看，其能夠俯瞰建筑單體全局，精細(xì)化建筑屋面數(shù)據(jù)，該獲取方法提高了建筑高度數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性、全面性。傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用到規(guī)劃竣工測量中，能夠提高工作效率，節(jié)約測繪成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，更好地服務(wù)客戶，提升了測量報告數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性與可靠性，能夠精準(zhǔn)落實規(guī)劃審批意圖，確保了城鄉(xiāng)規(guī)劃的有序?qū)嵤?/p>