无人机倾斜摄影测量技术在立面测量中的应用研究

胡 月

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队，贵州 贵阳 551400）

近几年根据新农村建设的发展要求，为提升乡村居住环境，促进旅游开发，暗流乡政府开始对全乡部分房屋建筑进行统一规划改造。以暗流乡立面改造项目为背景，简述了利用倾斜摄影测量技术进行立面测量的过程，并用传统的全站仪测量方法进行精度检验，分析了无人机倾斜摄影测量技术在建筑物立面测量上的技术优势。

1 项目概况

测区道路设施完善，交通便利。根据甲方的测量要求，该项目只需要按户为单位独立测出每户的立面情况，提交的测量成果包括：每户所有建筑物前、后、左、右及盖瓦的平面图，每户屋顶、墙面、门窗的面积统计表。

2 无人机倾斜摄影测量技术简述

无人机倾斜摄影测量技术是指由无人机搭载倾斜摄影系统对测区进行摄影测量的技术。摄影机主光轴明显偏离铅垂线或水平方向并按一定倾斜角进行的摄影即为倾斜摄影[1]。在实际应用中，低空飞行无人机通过搭载高分辨率倾斜摄影平台，可获取厘米级高分辨率的垂直和倾斜影像，在精度上完全满足1：500大比例尺测图要求。

传统的航空摄影只能获取测区正射影像图，而倾斜摄影能够同时从前视、后视、左视、右视、垂直5个角度采集影像。无人机倾斜摄影平台采集到的影像通过相应的处理软件，便可生成实景三维模型，在通过相关数据处理软件就可以得到测区地物的位置、形状、立面、纵横断面等详细信息，生产出各类符合要求的测绘成果[2]。

3 建筑物立面测量简述

建筑物立面图是指将建筑物不同立面与建筑物立面平行的铅垂投影面上所做的投影图。传统的立面测量一般采用全站仪测量法，即通过采集建筑物立面各特征点坐标，通过坐标转换，在南方Cass软件上绘制出立面图。

无人机倾斜摄影测量技术测量建筑物立面就是通过无人机搭载多镜头航摄仪对测区进行倾斜摄影，一次性采集建筑物顶面、正立面、侧立面、背立面的影像图，通过影像图生成实景三维模型，并产出相应立面平面图。

4 项目技术流程

本次测量采用的设备为多旋翼无人机搭载五镜头航摄仪。通过无人机在规划的航线上进行倾斜摄影测量获取测区真彩色影像。根据低空摄影测量精度要求布设像控点，用GPS RTK采集像控点坐标。将影像通过Smart 3D软件进行三维建模，生成测区三维模型。然后利用DP-Modeler软件在三维模型的基础上绘制立面图。最后将绘制的立面图在南方Cass软件上进行修改编辑并统计面积，形成最终的成果资料。

5 项目数据处理流程

5.1 三维建模过程

首先对原始影像进行预处理，包括影像调色、纠偏、校正等工作，然后在Smart 3D软件平台上进行处理，流程如下：新建工作～导入处理过的影像并设置参数～关联控制点进行空三加密～提交重建任务～真实纹理映射～构建高分辨率实景三维模型。

图1 三维原始影像进行预处理

5.2 立面图制作过程

首先将三维模型由OSGB格式转换为OSG格式，然后在DP-Modeler软件上绘制房屋立面图，最后将绘制的立面图转换成CAD格式，在南方Cass软件中进行编辑并统计面积。

6 精度检验

本项目通过全站仪免棱镜立面测量法，随机抽样测量了部分建筑物特征边边长，包括门窗边长、盖瓦边长，房屋边长等。一共采集了523条特征边，通过统计对比分析，本次无人机倾斜摄影立面测量结果完全符合规范要求。

图2 立面图制作过程

7 无人机倾斜摄影测量技术的优势

在本次立面测量中，无人机倾斜摄影测量技术充分体现了以下优势：

（1）航飞机动性高，飞行任务受到的限制更少，成本更低，效率更高；

（2）需要的外业劳动强度更低、外业人员更少，外业操作更加智能；

（3）极大的减少了项目外业工期，减低了成本；

（4）能提供多角度建筑物影像，更加真实的反映建筑物各面实际情况；

（5）通过相关影像处理软件，能够构建真实实景三维模型，能够详细地表现地物多面的样貌细节，尤其在本次立面测量中可以体现出房屋的屋顶盖瓦、墙面门窗、外墙装饰涂鸦等情况；

（6）通过相关软件的数据处理，在三维模型的基础上，可对测区地物高度、长度、面积、坡度、立面等进行量测，生成各类所需测绘产品。

8 结语

在本次立面测量中，通过应用无人机倾斜摄影测量技术，将原来测绘工作人员大量的外业工作转变为内业工作，工作效率得到了极大提升，项目成本更低。本文通过描述无人机倾斜摄影测量技术在建筑物立面测量上的应用，体现了倾斜摄影测量技术的优越性。目前，无人机倾斜摄影测量技术已经在数字城市、露天矿山开采动态监测、地灾应急调查、旧城改造、违法用地监测等项目上开展了应用。