无人机倾斜摄影测量技术的三维建模与精度分析

刘 振

(湖南高速铁路职业技术学院，湖南 衡阳 421002)

1 概述

倾斜摄影测量技术是现代信息技术飞速发展的技术结晶，由于其在精度以及效率方面优势突出，被当今社会生产建设的许多领域广泛利用。相较于传统测量技术的不同，倾斜摄影测量主要就是在无人机设备上安装数据采集摄像头及探测传感器，对外形复杂的目标进行外观扫描及数据信息采集分析。但随着无人机技术的发展与信息技术的进步，使得无人机遥感技术与前倾斜摄影测量技术可以更完美的结合并应付更复杂的情况，使应用范围更大，对复杂情况的适应能力更强，在测量精准度方面提升效果非常明显。

2 无人机倾斜摄影测量技术介绍

无人机倾斜摄影测量主要是通过无人机遥感技术与倾斜摄影测量两种技术来实现。

2.1 无人机遥感技术

即通过无线电操控安装有拍摄设备的无人机，按照预定任务航线航行拍摄测量目标，快速大量的获取目标物的表面数据信息，同时将数据信息传输到地面设备进行分析处理、建立模型，在现代测量领域应用优势明显。

2.2 倾斜摄影测量技术

倾斜摄影测量技术利用装有多镜头高清相机的飞行设备对测量区域的各个摄点从5个方向(垂直、前视、后视、左视、右视)进行影像研究，并生成三维实景模型，能够直观的对拍摄目标的平面位置、外形状态、立面、侧面、横断面、地形起伏等进行详细描述及研究，大大提高了传统摄影测量的丰富性。倾斜摄影测量的影像数据可以比较直观的呈现测量目标的外表实际情况，还能够与GPS定位技术灵活结合使用，将所测量项目的地理及属性信息在影像中进行标注体现，给用户更丰富的使用体验，使该技术的应用范围更加广泛。

2.3 无人机倾斜摄影测量的特点

1)反映地物实际情况并且能对地物进行量测。

通过无人机倾斜摄影测量技术进行测量作业可以得到目标外观的三维数据信息，这些三维数据能够更真实的反映目标，与传统制作的模型相比较真实感更高。

2)效率高、成本低。

无人机倾斜摄影测量技术能够在作业中快速自动化的进行三维建模，大大缩减工作周期，提高建模效率，有效降低成本。

3 在实际工程中的应用

3.1 项目概况

本次项目测区为某平原地区乡镇地籍测量，测区面积约5.75 km2，测区内的地形高差约8 m，人口稠密，建筑物的密度比较大，建筑物高度变化大，最高可达48 m，传统测绘技术无法达到任务要求，故采用无人机倾斜摄影测量技术，对目标进行1∶500不动产测绘成图作业。

3.2 制定方案

1)设备准备工作。本次航测将实用的设备是大疆M600pro型号无人机，搭载睿铂DG4pros五镜头倾斜相机，镜头像素均为3 000万像素。为保证飞行安全，作业飞行高度要有预留高度，此次飞行高度设置为90 m，为了提高建筑物的重叠度，航向和旁向的重叠度分别设置为85%和80%。

2)像控测量工作。本次作业将在测区内布设125个像控点，像控点的间距为250 m。实际作业中使用到像控点只有75个，剩余的像控点会作为检查点。像控点的布设要注意以下几点内容：a.以区域网为基础布设像控点，布设顺序为先外后内，先在区域周围布设，再在区域内布设，像控点全部布设为平高点；b.控制点要均匀布设，每平方千米的像控点数量不少于20个；c.像控点的布设要根据航线计划图与村落情况进行，各个村落要均匀布置不少于5个像控点。

3.3 倾斜影像采集

作业前了解分析天气状况，避开降水大风天气，选择恰当时间检查好设备，按照预设航线进行航摄操作，尽量保证航摄任务在同一气象条件下完成。

3.4 影像处理

对航摄影像进行格式转换、像素 质量、色彩平衡、航向与旁向重叠度等检查处理，然后将数据导入Photoscan软件，就可以对拍摄的影像进行自动空三处理、密集点云生成、自动映射纹理模型，最终生成具有影像纹理的三维模型，见图1。最后利用EPS软件进行三维模型线划图采集。

3.5 精度分析

为检验通过利用无人机倾斜摄影测量技术生成的三维模型的精度，在测区内选择10个检查点，利用RTK技术在测区测量这些点的坐标(真值)，然后在模型上读取这些点的坐标(计算值)，取两者的差，统计结果见表1，最后得出三维模型的精度。

表1 精度统计表 m

通过对上面三维模型统计表的分析可知，该工程项目的三维模型平面误差最大是0.329 m，中误差经计算后为0.07 m；高程的最大误差为0.362 m，中误差0.09 m，该精度误差符合测绘规范的要求，此次测量作业有效。

4 结语

根据上文叙述分析，无人机倾斜摄影测量技术作为当今工程建设中先进的测绘建模技术，其在城市建设中的应用，使得项目测量精度与测量效率大大提升，而且影像质量比较高，逐渐成为当前测绘工作的关键方式，受到测绘人员的高度认可，应该推广利用促进该技术的完善，不断推进我国测绘事业发展。