基于无人机倾斜摄影测量的房地一体测量分析

高洪俊 高宇

沈阳市勘察测绘研究院有限公司 辽宁沈阳 110004

1 无人机倾斜摄影测量

1.1 无人机倾斜摄影测量原理

无人机倾斜摄影测量技术是摄影测量领域正蓬勃发展的一项新技术，其原理为在一台飞行器上搭载传感器，从垂直、前、后、左、右五个不同的方向采集地表目标影像；在航摄拍时，同时记录下拍摄瞬间的航速，航高，航向，旁向及航向重叠度，坐标等信息。然后利用三维建模软件，基于影像的三维建模技术，将航片进行三维重建，生产出具有可量测性的实景三维模型；再利用三维采集软件，直接在实景三维模型上测量、采集所需的数据[1]。

1.2 无人机倾斜摄影测量的技术特点

无人机倾斜摄影测量技术是一项无接触测量技术，它同时具备了遥感、正摄、三维建模等测量技术手段的优点。因此，无人机倾斜摄影测量技术主要的技术特点包含：①反映地物的真实性，并具有可量测性；②基于无人机平台，采集数据具有高效性；③能同时输出 DSM、DOM、DLG 等数字产品，具有很高的性价比。无人机倾斜摄影测量技术融合了多项测量技术优点的同时，也继承了多项测量技术误差来源。无人机倾斜摄影测量精度主要受以下几个方面因素的影响：①飞行的气候条件影响；②成像质量的影响；③多视化影像联合平差精度的影响；④像控精度的影响；⑤数据采集人工差异化的影响。根据测量平差原理及误差传播定律，无人机倾斜摄影测量质量控制主要环节应在像控、多视影像联合平差和数据采集阶段采取有效的质量控制手段。

2 基于无人机倾斜摄影测量的房地一体测量

2.1 测量思路与流程

首先，在房地一体测量工作中，应先行知晓建筑物测量位置以及地籍调查图纸，并且了解测量目的，以便测量工作顺利进行；其次，结合测量要求及房地范围合理设置像控点，之后在载波相位差分技术的辅助下得出像控点具体坐标；再者，结合测量信息制定外业飞行方案，并获取可靠摄影数据，在三维模型基础上对测量信息进行实时采集；最后，利用测量结果的具体数据与检测数据进行对比，由此可判断外业飞行方案是否可行，这样才能保证房地一体测量工作获得最佳测量成果[2]。

2.2 外业像控点布设

在以往的无人机测量中，通常根据测区大小，在区域内以均匀分布方式布设外业像控点，表现出数量多、工作量大、难度高的问题。针对这类问题，本文遵循像控点应易识别、与影像边界相距1-1.5cm、远离阴影位置的原则，提供三种外业像控点布设方案，对比其精度与实施难度，选出最佳方案，为测量人员进行外业像控点布设提供帮助。

2.2.1 布设方案

方案一：传统像控点布设方式，即在测区内均匀分布。方案二：围绕角部点组布设，将测区的角部为主要分布区域，分布方式为点组。方案三：围绕角部均匀布设，将测区的角部为主要分布区域，分布方式为均匀分布。在上述方案应用中，为保障实验数据的准确性，技术人员需在使用无人机摄影测量前，做好像控点标记工作，应用油漆（适用于柏油路等坚硬区域）及腻子粉（适用于土壤等松软区域）以“十”字形方式喷涂。同时，选择 GPS-PTK 测量技术，对像控点的实地坐标进行测量，构建三维模型与 DOM，通过实验对比其位置精度，选出最佳布设方案。

2.2.2 实验对比

在构建三维模型与 DOM 后，将某地势平坦的村庄为实验区域，分别应用上述方案布设像控点，以无人机摄影方式，明确各个像控点的具体位置。本实验选择FC6310 型号的摄影机，摄影参数如下：焦距设定为8.8m，航高设定为80m，摄像机的影响分辨率为5616×3744、像素大小为2.41μm，地面分辨率为0.022m。在明确像控点具体位置后，将三个布设方案的三维模型输入至 EPS 软件中，共采集十次无人机检查点数据，避免实验数据受到偶然误差影响。根据采集的十次数据，计算检查点的点位中误差，其平均值即表示像控点布设方案的精度。经过计算，方案一的平均点位中误差为0.042，最大点位中误差为0.055；方案二的平均点位中误差为0.068，最大点位中误差为0.105；方案三的平均点位中误差为0.052，最大点位中误差为0.069。就实验结果而言，方案一的精度最低；方案二的精度最高，但不同检查点的精度相差较大；方案三的精度适中，且各个检查点间的精度差异较小，所以方案三更适用于地区的房地一体测量。

2.3 外业飞行方案

在飞行系统选择中，测量人员需综合考虑摄影测量的区域和特征。以地区为例，其测量区域为村庄，面积较小，且位置分布，覆盖范围较广。就此，在选择飞行系统时，不可选择大面积倾斜摄影测量飞行系统，优先选择轻小型翼无人机，为其配置单镜头，高效完成小面积的摄影。细化来说，轻小型翼无人机具有重量小、测量便捷、成本低、作业面积与村庄面积相差无几等优势，而单镜头摄影模式更为灵活，可保障测量的精度与效率。在无人机航线规划中，测量人员需明确地面分辨率、航高与飞行速度等多个参数[3]。在规划中，测量人员需根据各个参数间的关系，进行数据计算，明确最佳测量参数。以 FC6310 型号的摄影机为例，其摄影航高和地面分辨率有直接关系。在航高为100m 时，地面分辨率为0.027m；在航高为80m 时，地面分辨率为0.022m；在航高为60m 时，地面分辨率为0.016m。在本实验中，航高设定为80m，地面分辨率为0.022m，云台倾斜角度为45°，飞行速度为6.6m/s。

3 结语

综上所述，无人机倾斜摄影测量技术的确具有显著的应用价值，从测量思路、像控点布设、飞行方案、测量结果等方面着手，地面测量拍摄分辨率可达到0.022cm，由此可有效弥补传统测量技术存在的不足之处。为了进一步提高测量作业效率，应在房地一体测量中扩大应用范围。