陳學(xué)峰

德州晨測(cè)繪工程有限公司 山東德州 253000

1 技術(shù)路線

當(dāng)前常用的傾斜攝影三維重建軟件主要有國外的contextcapt ure、photomesh、pix4d、photoscan，國內(nèi)的M3D、smart3d20 09，大疆智圖等。經(jīng)過綜合分析對(duì)比測(cè)試，認(rèn)為，pix4d精度最好，對(duì)像控點(diǎn)的個(gè)數(shù)需求最少，但是建模效果一般，不能集群處理，建模速度慢；photoscan精度僅次于pix4d，小物件三維重建精細(xì)，但是大面積地形三維重建，趙虎照片數(shù)量眾多，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存要求高；contextcapture是當(dāng)前的最主流的應(yīng)用軟件，和photomesh基本一致，能集群，速度快，效果好，但是對(duì)像控點(diǎn)的密度要求高，一般150-200米一個(gè)，否則高程誤差較大（contextcapure支持導(dǎo)入photoscan空三成果，解決了這個(gè)問題），我們選擇contextcapure的另一原因是后續(xù)利用模型采集地形圖的軟件能夠直接加載次軟件生產(chǎn)的模型，photomesh生產(chǎn)的軟件需要轉(zhuǎn)換格式；國內(nèi)的大疆智圖是速度最快的三維重建軟件，而且軟硬件一體化提供解決方案。但是測(cè)試精度不穩(wěn)定，功能還不完善。我們最終確定的技術(shù)路線是確定航設(shè)范圍、按照事前像控的方式進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)測(cè)量。隨即對(duì)進(jìn)行航拍，形成覆蓋范圍完整無漏洞的多視角影像數(shù)據(jù)。隨后即利用photoscn三維建模軟件按照工程創(chuàng)建、空三加密、像控點(diǎn)導(dǎo)入、刺點(diǎn)重新優(yōu)化，查看空三報(bào)告、導(dǎo)出空三成果、打開contextcapture軟件引入空三成果、三維重建、紋理映射及模型導(dǎo)出等步驟開展三維模型生產(chǎn)。然后將模型導(dǎo)入至三維測(cè)圖系統(tǒng)，進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)的采集。最后對(duì)產(chǎn)品精度進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析[1]。

2 三維測(cè)圖

2.1 三維測(cè)圖特點(diǎn)

（1）高效率成圖，大幅度削減外業(yè)勞動(dòng)量。與全野外數(shù)字測(cè)圖相比，大量減少全站儀、rtk儀器野外采集細(xì)部點(diǎn)，省去了80%以上的外業(yè)采集和調(diào)繪工作；與正攝立體測(cè)圖相比，無需入戶調(diào)繪、無須屋檐改正，降低高程采集的難度、提高了高程采集精度；如果模型足夠清晰，地物遮擋不嚴(yán)重，大量減少調(diào)繪補(bǔ)測(cè)。（2）裸眼成圖，所見即所得，提高成圖質(zhì)量，降低了人員培訓(xùn)難度、周期，避免長(zhǎng)時(shí)間佩戴立體眼鏡帶來的作業(yè)員眼部不適。

2.2 像控點(diǎn)布設(shè)方案

根據(jù)本項(xiàng)目的具體情況，采取區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)的方法進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)，在測(cè)區(qū)周圍布設(shè)一定數(shù)量的平高點(diǎn)，內(nèi)部布設(shè)高程點(diǎn)或平高點(diǎn)。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于地勢(shì)較為平坦的區(qū)域采用精靈4R進(jìn)行傾斜攝影測(cè)量，像控點(diǎn)布設(shè)間距約為150-200m左右（像控點(diǎn)選用三分之二作為檢查點(diǎn)）。像控點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選取在地面較為平坦且有明顯標(biāo)志易于判讀的位置。由于測(cè)區(qū)位于城區(qū)，可以選取路面上的斑馬線或者城市廣場(chǎng)公園的特征點(diǎn)作為像控點(diǎn)。

3 測(cè)繪航空攝影

本次航空攝影采用的無人機(jī)飛行平臺(tái)為精靈4r，采用五向飛行進(jìn)行航攝，其鏡頭主距為8.8mm，像元大小為0.002345。多旋翼無人機(jī)作業(yè)方式靈活，對(duì)起降場(chǎng)地的環(huán)境，人員操作的要求相對(duì)固定翼較低，但其作業(yè)效率較慢。成圖比例尺基本在1：500，為了能滿足地物點(diǎn)精度要求，測(cè)繪航空攝影的地面分辨率設(shè)計(jì)為0.02m，相對(duì)航高為73m。按照建成區(qū)域的形狀特點(diǎn)，進(jìn)行攝影分區(qū)的劃分，航向重疊度和旁向重疊度均為80%，以此設(shè)計(jì)飛行航線，且需要特別注意安全飛行高度。在外業(yè)進(jìn)行航拍時(shí)，需要時(shí)刻注意無人機(jī)的續(xù)航能力，保證設(shè)備安全[2]。

4 三維測(cè)圖實(shí)驗(yàn)流程

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采用EPS軟件的三維測(cè)圖模塊進(jìn)行采集與編輯。利用EPS三維測(cè)圖菜單下osgb轉(zhuǎn)換工具將OSBG格式的三維成果導(dǎo)入EPS軟件中進(jìn)行裸眼三維測(cè)圖，在三維環(huán)境下直接采集各類地物的特征點(diǎn)與特征線，繪制相關(guān)地形地物。另外，三維模型本身含有高程信息，可直接在模型上進(jìn)行高程點(diǎn)數(shù)據(jù)的提取，并生成等高線，進(jìn)行地貌信息的采集，進(jìn)而完成地形圖地物地貌的采集。該軟件還支持與南方cass（cad平臺(tái)開發(fā)測(cè)圖軟件）無縫轉(zhuǎn)換。利于設(shè)計(jì)院等相關(guān)單位利用該成果[3]。

5 精度檢測(cè)

矢量成果輸出后，需要按照DLG數(shù)字線畫圖的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的精度進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)其是否滿足地形圖測(cè)量的精度。按照測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收的相關(guān)要求，地物點(diǎn)相對(duì)于鄰近控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不大于0.5mm圖上（1:500比例尺實(shí)地誤差不大于0.25米）；地物點(diǎn)相對(duì)于鄰近地物點(diǎn)的間距中誤差不大于0.4mm圖上（1:500比例尺實(shí)地誤差不大于0.2米）；利用全站儀、rtk測(cè)實(shí)地進(jìn)行精度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)成果均在合格范圍內(nèi)，絕大多數(shù)點(diǎn)位誤差不超過0.1米。地物邊長(zhǎng)檢查同樣驗(yàn)證了成果可靠，絕大多數(shù)點(diǎn)位誤差不超過0.1米。

6 結(jié)語

現(xiàn)階段三維測(cè)圖非常有利于低矮建筑物區(qū)域大比例尺成圖，成本低，速度快，人員上手容易。但也有許多問題，①地面管線類無法判讀，電線桿、地表管線指示樁等細(xì)小地物，模型建模效果不好。②各類檢修井，需要人工判讀。③野外地形利用模型采集容易丟漏起伏較小的溝坎的地物，需要不斷調(diào)整模型角度觀察?，F(xiàn)在武漢天際航DPMODELER軟件能后加裝三維模型的同時(shí)加載空三數(shù)據(jù)，調(diào)入原航片，能夠解決看不清電線桿、通訊桿等桿狀地物采集問題；其缺點(diǎn)是使用復(fù)雜，調(diào)入數(shù)據(jù)慢，電腦配置高；武漢航天遠(yuǎn)景mapmatrixgrid軟件能夠利用三維模型采集的同時(shí)也可以傳統(tǒng)立體測(cè)量，善于采集地形要素；通過這些軟件逐步三維完善，結(jié)合，新的綜合成圖方法應(yīng)很快取代現(xiàn)有作業(yè)方式。