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測繪航空攝影

傾斜航攝

0 引言
傾斜攝影技術是國際測繪領域近年來發展起來的一項高新技術,顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限,通過在同一飛行平臺搭載多臺傳感器,同時從垂直、四個傾斜五個不同角度采集影像,將用戶引入了符合人眼視覺的真實直觀世界。無人機具有響應速度快、處理效率高、運行成本低等優勢,兩者結合顛覆了傳統測繪的作業方式,通過無人機低空多鏡頭攝影獲取高清晰立體影像數據,自動生成三維地理信息模型,快速實現地理信息的獲取,具有效率高、成本低、數據精確、操作靈活、側面信息豐富等特點,滿足測繪行業的不同需求。

1 無人機傾斜攝影技術

1 . 1 傾斜攝影工作原理
傾斜攝影能從垂直、傾斜等不同角度采集影像,獲取地面物體更為完整準確的信息,同時記錄航高、航速、航向重疊、旁向重疊、坐標等參數。

同一地物具有多視角的影像及詳盡的側面信息,將這些影像通過區域網聯合平差、多視影像匹配、DSM 生成、真正射糾正、三維建模等流程,形成最終測繪產品,如圖1 所示。

1 . 2 無人機傾斜攝影的優點
( 1 )能夠獲取多個視點和視角影像,更加真實地反映地物的實際情況,彌補正攝影像的不足,滿足多樣化的市場需求。
 

 
( 2) 通過無人機傾斜攝影技術獲取資料,具有成本低、數據準確、操作靈活的特點,可以用低成本實現立體建模。

( 3 ) 節約人力效率高,能極大地調節測繪外業的協同工作,解決了由于天氣等外因造成的工作延誤,把原本大量的外業工作轉變成內業工作,極大地解放測繪人的勞動時間,減少外業勞動強度。

( 4 ) 測量結果轉化應用廣泛,可直接利用像進行相關量測工作,拓展了傾斜攝影技術在行業中的應用。

( 5 )快速響應突發情況,傾斜影像能為用戶提供豐富的地理信息,直觀的傾斜影像和相關系統輔助分析,能為應急事件的處置提供輔助決策支持。

2 . 2 數據預處理
依據項目設計要求,進行傾斜影像檢查、pos數據檢查、飛行質量檢查、控制點檢查等預處理工作,確保數據無誤后,進行空三加密解算。

2 無人機傾斜攝影在不動產測繪中應用
為驗證無人機傾斜攝影技術在不動產測繪應用的可行性,更好地指導今后相關工作的開展,在定遠縣農村三權發證項目支撐下,進行低空高分辨率傾斜攝影建模與大比例尺測圖生產試驗。

2 . 1 數據采集
項目實施分為數據采集、數據預處理、數據生產等三個階段,采用旋翼無人機進行低空數據采集,數據處理采用Pix4D 軟件進行傾斜航空影像數據處理,生產實景三維模型及真正射影像,如圖2 所示。航飛總體技術指標見表1。

圖2 作業流程

 

表1 航飛總體技術指標

 


2 . 2 數據預處理
依據項目設計要求,進行傾斜影像檢查、POS數據檢查、飛行質量檢查、控制點檢查等預處理工作,確保數據無誤后,進行空三加密解算。

2 . 3 數據生產
2 . 3 . 1 實景三維模型生產
將空三成果導入Pix4D工作流,經過像對匹配、形成格網、設定格網大小、自動貼圖、坐標轉換等流程,生產出測區的實景三維模型成果(OSGB格式),詳細如圖3 所示。
圖3 測區實景三維模型成果和模型細節圖

2 . 3 . 2 測區真正射影像制作
根據實景三維模型與空三成果文件,以Tile為單位進行格網正射與貼圖匹配處理,制作測區真正射影像(TDOM)。并根據測區調繪POI信息,制作影像專題圖(如圖4 所示)。
圖4 真正射影像圖和大比例尺測圖成果
2 . 3 . 3 大比例尺測圖
完成測區實景三維模型、空三成果、糾正畸變差影像等數據的制作,采用測圖軟件對以上數據進行導入,由作業員在工程中進行點、線、面測圖,并按照國標要求賦予圖層與屬性信息。采用EPS軟件進行圖形數據編輯,生產:1:500制圖數據。

2 . 4 成果精度檢測
2 . 4 . 1 控制點與檢核點選取
控制點資料為外業人員在測區范圍內獲取108個點位的像控信息,坐標系為WGS84。選取其中26 個點作為控制點參與實景三維空三加密控制,其余點位進行模型成果精度檢測,如圖5所示。
圖5 控制點展點圖和絕對精度抽樣檢測區

為檢測大比例尺測圖成果的絕對精度,隨機抽選五個區域進行外業全要素特征點位采集,共采集檢核點178 個,與測圖成果進行中誤差計算,得出絕對精度結果。

2.4.2 成果精度檢測
采用數據抽檢的手段,用人工檢查核對和人機交互檢查相結合的方式對測區的測圖成果質量進行檢測。

分為三步:
第一,將測區檢核點合并至實景三維模型中進行平面與高程的絕對精度檢測;

第二,根據測區已有大比例尺地形圖資料,檢測實景三維模型、大比例尺測圖成果的相對精度;

第三,在編圖成果中隨機選取5 處區域,根據區域內測得要素由外業人員進行實地點位采集,與測圖成果比較,計算點位中誤差,得出絕對精度。 2.4.2.1 模型精度檢測
實景三維模型生產完畢后,將未采用控制點作為模型檢核點,進行模型絕對精度檢測,經檢測X 方向平均誤差為0.068米,Y 方向平均誤差為0.050米,Z 方向平均誤差為0.102米,符合項目精度要求。

2.4.2.2測圖成果絕對精度檢測
在測圖成果中選取5 塊區域,包含建筑、圍墻、附屬設施等要素,實地獲取WGS84 坐標系檢核點,與測圖成果對應位置進行精度檢測,除去人工粗差后,精度統計如下:平面中誤差為0.177米,小于平原地區1:500大比例尺測圖規范要求的0.25米;高程中誤差為0.102米,小于規范中要求的0.2米。由此可見,成果滿足1:500地形圖測圖要求。

2 . 5 在農村不動產測繪中的應用
開展農村土地確權工作是為了建立健全農村土地產權管理制度,通過傾斜攝影獲取三維影像,查清農村集體所有的建設用地、農用地及未利用地,順利進行不動產調查工作、查清集體土地權屬、界址、面積和利用狀況,完成具有詳細、真實、準確的基礎地形數據。主要應用如下:
(1) 生成正射影像圖,制作不動產外業調工作地圖。

(2) 輔助外業修補測和指界簽字調查工作。

(3) 圖上進行坐標量測,形成地形圖和不動產圖。

(4) 建立不動產三維模型,進行可視化管豐富平臺基礎數據。
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