应用无人机倾斜摄影测量的校园地形图更新测绘研究

陈荣

摘  要：传统的地形图测绘常采用全站仪和RTK外业采集数据，程序复杂且工作量大，本文结合厦门某校园测绘工程案例，探讨了无人机倾斜摄影测量在大比例尺测图中的应用，结果表明，倾斜摄影与EPS结合的三维测图可一定程度解决这一问题，能大大减少外业的人力物力，节约时间，提高工作效率，同时还能提高测图质量和精度，因此不久的将来倾斜摄影技术用于地形测绘将成为新趋势。

关键词：无人机  倾斜摄影测量  EPS  大比例尺

Abstract： Traditional topographic mapping usually uses total station and RTK field work to collect data. The program is complex and the workload is heavy. This paper discusses the application of UAV tilt Photogrammetry in large-scale mapping based on a campus surveying and mapping project in Xiamen. The results show that the three-dimensional mapping combined with tilt photography and EPS can solve this problem to a certain extent and greatly reduce the manpower and material resources of field work， It can save time， improve work efficiency， and improve mapping quality and accuracy. Therefore， in the near future， tilt photography technology will become a new trend in topographic mapping.

Key Words： CIAV; Tilt photogrammetry; EPS; Large scale

倾斜摄影测量技术是一项新兴技术，发展相对较快。它不仅可以真实地反映地面物体的状况，而且可以大大降低当前3D城市建模的高成本，并大大提高3D城市建模的速度。该技术为智慧城市的发展提供了强大的动力，因为它提供了许多信息特征，可以构建三维城市模型，为智慧管理提供了便利条件。传统的地形图和勘测通常使用全站仪和RTK字段来收集数据。该过程复杂且工作量繁重。许多学者制作正射影像图的特征和地形属性，但是正射影像图是二维平面，难以识别内部图形上的边界线，并且精度低。如果将正射影像图和三维模型结合起来使用，将大大提高地形图的测绘效率，解决精度问题。本文以厦门某校园为例，进行摄影测量建模，对模型内部进行地形测绘，验证建模精度和地形图结果，可以满足1：500的地形图精度要求。

1  测区概况

该校占地面积约500多亩，测区内环境复杂，树木林立，建筑物较多，校园内人工湖、丘陵众多，高差较大，最大达到200多m，此外校园内人流、车流量较大，因此给传统测图带来诸多不便。

2  倾斜摄影测量三维建模

我国目前大部分的地形测量都是使用传统的全站仪及GPS外业测量，不仅耗时耗力，效率较低，且成本较高。本文使用ContextCapture建模成果联合EPS软件进行地形图的勾绘，对其方法及其特点进行研究。

2.1 倾斜摄影测量外业数据采集

这次的主要任务是完成校园建模工作。现场数据收集过程如下。

（1）准备工作：准备工作包括安装无人机DJ电池和螺旋桨以及连接DJ GS Pro软件，参数设置以及在已知点安装基站收集静态数据并测量天线高度。（2）起飞：准备工作完成后，打开相机电源，单击软件以起飞。触摸屏无人机会收到指令，然后开始盘旋和上升，上升到指定的高度并飞向航线。可以根据项目情况合理选择飞行高度。飞行高度设定为70m。（3）飞行路径：无人机升至指定高度后，将根据地面站设置沿路径飞行。在飞行过程中，无人机可以根据飞行计划选择一定的时差拍照。当无人机在电池电量不足的一半位置时，换上新电池，然后选择在断点处飞行。这次，将航向重叠率设定为80%，将横向重叠率设定为70%。（4）降落：无人机在飞行过程中完成所有航线，然后按照指定的设置到达返回高度，并根据飞行计划缓慢降落在分支点上，并降落在该地区的指定位置;空中任务完成后，将导出所有航拍图像数据进行检查，主要是检查空中任务的执行是否与设置相符，并检查POS数据和RTK数据是否一致。照片质量曝光过度、模糊或抖动，如果出现上述情况，请重新拍摄或重置飞行路线。如果没有质量问题，可以继续进行第二次飞行。

2.2 三维模型构建

三维建模流程如图1所示。打开Context-Capture软件，点击工程，新建工程，编辑工程名称（工程名称不能为中文），选择工程文件位置。点击菜单栏区块，选择导入区块，在计算机中找到区块文件，导入即可，影像数据自动导入进去了。可在概要中看到影像数据信息及区块信息，区块3D视图效果。

选择控制点，编辑控制点信息，单击右上角提交空中三角测量并配置参数。定位模式自动为垂直，因此根据输入图像的方向调整块的垂直方向，并且块的大小和方向保持任意。单击提交，然后等待計算机执行空三的计算。由于数据量很大，请持续按住更长的时间并耐心等待。

计算空三后，单击右下角的新重建项目，单击空间框架，然后切割该块。由于整个块空间太大且计算机无法满足要求，因此必须将其切成块进行重建，并缩小区域以缩小块以从周围区域中删除多余的数据并减少重建时间模型的模型生产结果可以采用多种格式。可以根据不同需求选择不同的生产格式。此建模需要导入EPS并在Acute3DViewer中执行可视化。因此，这一次，有必要分别重构两种格式的结果。osgb格式和.3mx格式。因此，在格式选项中选择相应的格式进行重建。

创建模型后，您可以在Acute3DViewer中查看.3mx格式的数据的效果，只需在指定的文件位置中将其打开即可。

2.3 基于EPS 1∶500地形图测绘

打开EPS软件，创建一个新项目，并将ContextCapture生成的建模结果导入EPS，索引文件是必需的。菜单在3D映射子菜单中启动osgb数据转换，并通过倾斜的照片数据文件目录和metas.xml文件生成DSM现实生活表面模型。转换后，将在数据文件中生成一个DSM文件，然后加载本地倾斜模型，在.data文件中选择DSM文件并打开它。

加载模型后，在3D界面中编辑特征。首先绘制房屋，然后从工具栏选择在住宅区建造房屋。由于它不是普通房屋，因此使用了拆除墙壁的方法。

倾斜模型中的植被或高层建筑通常会影响地形图。此时，可以剪切并显示模型。切割后，可以绘制道路（如图2所示）。

画道路首先使用快捷方式画一条道路边线，再使用平行线画法画另一条道路边线。然后勾画植被，植被的勾画利用其他地物的边线作为边界，如果没有其他地物，则使用地类界围起来，并使其闭合。边界画完后，使用快捷方式“G”进行填充，填充前选择植被编码类型。其他地物按照以上画图方法进行勾画即可。

3  精度分析

利用三维测图来进行1∶500地形图测量要看是否满足其精度，因此需要进行精度验证。利用RTK技术布设像控点时，以同样方式在测区均匀布设几个检查点，便于内业后期检查。在建模过程中，空三计算完毕后，选择输入像控点坐标，将事先在现场测好的像控点坐标输入进去，再次进行空三计算。然后建模，这样建立出来的模型和国家坐标系统一，在画图时，可以随时查看模型每一点的坐标。

然后用EPS将模型导入，选择4个检查点，在三维模型界面找到对应的检查点，查看模型上的坐标，与实际坐标进行对比，计算两者误差大小。模型坐标与实地坐标对比如表1所示。

数据显示，三维测图精度大约在5cm左右，由于模型分辨率的影響，导致误差偏大，但如果模型分辨率好，精度便可提高。正常分辨率在3～5cm左右，所以三维测图的精度是可以满足1∶500地形图精度要求的。

4  结语

传统的野外地形图测绘对于外业人员来说无疑是一件十分头疼的事情，但采用倾斜摄影与EPS结合的三维测图可一定程度解决这一问题，能大大减少外业的人力物力，节约时间，提高工作效率，同时还能提高测图质量和精度，因此不久的将来倾斜摄影技术用于地形测绘将成为新趋势。

参考文献

[1] 刘家橘.倾斜摄影三维建模在矿山恢复调查中的应用[J].地理空间信息，2020，18（7）：48-50.

[2] 吴熠文. 基于无人机倾斜摄影测量的建（构）筑物三维形貌测量技术[D].长沙：湖南大学，2019.

[3] 袁晓鑫. 无人机大比例尺测图技术及应用研究[D].合肥：安徽理工大学，2019.

[4] 于麒.消费级无人机在宜居改造项目中的应用与研究[D].长春：吉林大学，2019.

[5] 王挺，黄尔双.倾斜摄影测量在农村房地一体调查中的应用[J].江西煤炭科技，2020（3）：133-135.

[6] 原明超，仇俊.无人机倾斜摄影测量在三维模型测图中的应用[J].测绘通报，2020（7）：116-119.

[7] 杨亚彬，谢思梅，谢荣安.无人机倾斜摄影测量技术在不动产更新测绘中的应用[J].测绘通报，2020（7）：108-111.

[8] 王文凯，黄昆学，李梦，等.倾斜摄影测量数据轻量化处理技术研究[J].测绘通报，2020（9）：123-126.