儲(chǔ)智

（徐州市勘察測繪研究院，江蘇 徐州221000）

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息時(shí)代技術(shù)的升級(jí)為各項(xiàng)工作提供了便利條件。無人機(jī)作為一項(xiàng)重要的電子產(chǎn)物，提高了空間信息獲取數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)傳輸能力。由此，越來越多的測量單位開始研究和采用基于無人機(jī)的傾斜攝影測量技術(shù)，完成高標(biāo)準(zhǔn)測繪工作。無人飛行傾斜攝影測量作業(yè)自動(dòng)化程度高，測量過程快捷便利，可以多角度地獲取建筑物的影像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)成果直觀、全面，并且可以反復(fù)使用，從而顯著降低生產(chǎn)成本，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。目前，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)已成為工程測量特別是農(nóng)村地籍測量的重要方式。

2 傾斜攝影測量概述

2.1 傾斜攝影測量技術(shù)

典型的傾斜攝影測量設(shè)備是在飛行平臺(tái)上搭載5 臺(tái)CCD傳感器，從1 個(gè)垂直方向和4 個(gè)傾斜方向同步獲取同一地物東南西北及頂部方向的影像。在此過程中，需要記錄航高、航速以及航向等數(shù)據(jù)，掌握地物特征點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，最后，對(duì)傾斜測量獲取的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。另外，影像數(shù)據(jù)不僅能真實(shí)地展現(xiàn)地物的實(shí)際情況，并且通過定位技術(shù)可以對(duì)地理信息和影像信息進(jìn)行獲取，拓展遙感影像的應(yīng)用范圍[1]。

2.2 傾斜相機(jī)的性能要求

在傾斜攝影系統(tǒng)中，鏡頭的數(shù)量和類型很多，可以從不同的角度獲得圖像，實(shí)現(xiàn)單架次操作的廣度和深度。一般來說，采用無人飛行器進(jìn)行航空測量時(shí)，選擇的攝影設(shè)備的像素一般為3.5×107及以上。正常情況下，單個(gè)透鏡的像素應(yīng)控制在2×107以上，而一次曝光的像素應(yīng)控制在約1×108。此外，為了滿足特定條件下的測量要求，攝像機(jī)工作時(shí)間應(yīng)控制在90min以上，并應(yīng)保證其能正常使用。

3 無像控?zé)o人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)流程

3.1 影像數(shù)據(jù)獲取及處理

航線規(guī)劃是影像獲取的前提，進(jìn)行測量前，應(yīng)根據(jù)測區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行航線規(guī)劃，設(shè)置合適的飛行高度和影像重疊度等參數(shù)，然后控制無人機(jī)根據(jù)設(shè)定好的航線進(jìn)行測量，得到影像數(shù)據(jù)。將獲取的影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件Smart3D 中，設(shè)置坐標(biāo)系和參數(shù)。數(shù)據(jù)導(dǎo)入后，首先要對(duì)照片進(jìn)行檢查，篩選影像重疊以及分辨率不夠的照片。然后進(jìn)行空三處理，空三處理后建立測區(qū)的三維點(diǎn)云以及DOM 等三位模型。

3.2 EPS 三維測圖

EPS 三維測圖軟件可以直接導(dǎo)入傾斜攝影生成的模型（Smart3D，Photo Scan）并進(jìn)行處理，對(duì)圍墻和房屋的邊角進(jìn)行測量，包括對(duì)地面高程點(diǎn)進(jìn)行提取。具體過程為：首先，將DOM 等三位模型加載到EPS 軟件中，將生成的三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，直接在三維模型上進(jìn)行矢量化處理。在三維模型上采用五點(diǎn)法或者線劃法對(duì)房屋進(jìn)行繪制，同時(shí)還可直接錄入房屋的屬性信息，包括房屋結(jié)構(gòu)、樓層數(shù)、高度等。以DOM 模型為參考，某些地物可在正射影投影（平面）直接進(jìn)行快速繪制以及在透視投影（立體）進(jìn)行房檐的改正等。

3.3 地籍圖的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及糾正

無像控的三維模型精度相對(duì)較高，但是由于無人機(jī)自帶的GPS 設(shè)備精度不高，導(dǎo)致模型以及EPS 繪制出的地籍圖的坐標(biāo)廠發(fā)生一定的偏移，并且無人機(jī)自帶的POS 數(shù)據(jù)是WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)，而地籍成果數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)為2000 坐標(biāo)系統(tǒng)，因此，需要對(duì)地籍圖的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換及空間糾正。這就需要在外業(yè)采集一些高精度的均勻分布的界址點(diǎn)，通過這些高精度的界址點(diǎn)對(duì)EPS 測繪的地籍圖進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及糾正，即可完成地籍圖的測繪。

4 無人機(jī)傾斜攝影在農(nóng)村房地一體地籍測量中需要注意的問題

4.1 地物圖像數(shù)據(jù)采集和處理

攝影前，要做好采集準(zhǔn)備工作。結(jié)合農(nóng)村不同的地理環(huán)境以及地貌特征制訂不同的航線方案，細(xì)化無人機(jī)的飛行高度，合理設(shè)定各項(xiàng)參數(shù)，保證所有參數(shù)準(zhǔn)確無誤后，方可航拍。航測過程中，應(yīng)實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)信息，并將其導(dǎo)入地物坐標(biāo)參數(shù)圖像處理軟件，及時(shí)對(duì)無人機(jī)傳輸回的圖像進(jìn)行分析和篩選，如果有問題應(yīng)及時(shí)匯報(bào)，避免對(duì)后期的工作造成影響。隨后，與正常圖像進(jìn)行三維模型建立以及布置坐標(biāo)等操作[2]。

4.2 模型測圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化

生成三維模型后，還要完善地物邊角測繪工作。例如，對(duì)圍墻角、房屋輪廓、高程點(diǎn)等進(jìn)行補(bǔ)充，可將三維模型導(dǎo)入測圖軟件中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，提取重要信息，結(jié)合DOM 參考數(shù)值，將地物進(jìn)行投影，在提高繪圖效率的同時(shí)，校正高寬比例。

4.3 坐標(biāo)地籍圖的生成和校正

在無像控點(diǎn)的情況下建立三維模型，精度要求比較嚴(yán)格。但是在實(shí)際測繪過程中，因?yàn)闊o人機(jī)自身的POS 精度不夠（無人機(jī)在飛行作業(yè)時(shí)，獲取的無人機(jī)影像通常會(huì)攜帶配套的POS 數(shù)據(jù)。從而更加方便地處理影像。而POS 數(shù)據(jù)主要包括GPS 數(shù)據(jù)和IMU 數(shù)據(jù)，即傾斜攝影測量中的外方位元素：緯度、經(jīng)度、高程、航向角、俯仰角及翻滾角），在一定程度上會(huì)影響EPS 三維測圖軟件的成圖結(jié)果，因此，需要將地籍圖的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)，進(jìn)行空間校正，該工作必須由外業(yè)工作者對(duì)實(shí)際布點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，無人機(jī)本身配置的相機(jī)可能存在一定的差異性，圖像重疊處理具有一定的難度，會(huì)造成三維建模坐標(biāo)存在偏移和圖像變形等。當(dāng)遇到這種問題，相關(guān)工作人員需要借助橡皮頁變換，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。在此整個(gè)過程中，一定要結(jié)合實(shí)際情況操作，必要時(shí)，再次進(jìn)行外業(yè)實(shí)地采集，提高圖形的精度[3]。

5 結(jié)語

目前，傾斜攝影測量技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于農(nóng)村地籍測量工作中，與傳統(tǒng)測量工作相比，傾斜攝影技術(shù)可以有效為企業(yè)節(jié)省大量的人力與物力。為了獲取更好的成果，在實(shí)際作業(yè)中，技術(shù)人員需要根據(jù)外部環(huán)境以及氣候氣象因素適當(dāng)調(diào)整影像采集參數(shù)，以避免相機(jī)曝光過度，影響影像數(shù)據(jù)的質(zhì)量。飛行任務(wù)完成后，需要現(xiàn)場做好影像數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)，檢查其是否滿足相關(guān)規(guī)范的要求，根據(jù)情況及時(shí)安排補(bǔ)測。