低空傾斜攝影測(cè)量作業(yè)流程及技術(shù)要求

葉達(dá)忠 文錚 葉柑蘭

【摘 要】文章講述了攝影測(cè)量的概念及分類，重點(diǎn)分析了低空無人機(jī)傾斜攝影原理與應(yīng)用，以及數(shù)據(jù)采集方法、流程。目前，傾斜攝影測(cè)量尚無統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，文章根據(jù)相關(guān)規(guī)范和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了傾斜攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)“空三”加密點(diǎn)（連接點(diǎn)）的中誤差和區(qū)域網(wǎng)之間公共點(diǎn)的平面中誤差和高程中誤差檢驗(yàn)方法，以及數(shù)字正射影像圖DOM、數(shù)字高程模型DEM等生產(chǎn)應(yīng)用的技術(shù)要求，利于傾斜攝影測(cè)量的技術(shù)參考和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】?jī)A斜攝影測(cè)量；低空無人機(jī)；“空三”；DOM；DEM；DLG；三維建模

【中圖分類號(hào)】P231 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）05-0118-03

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)起源于20世紀(jì)初，近年來，由于數(shù)字城市建設(shè)的大量需求，低空無人機(jī)傾斜航空攝影獲得了迅速發(fā)展。由于目前尚無統(tǒng)一的測(cè)繪應(yīng)用作業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尤其在工程建設(shè)領(lǐng)域，因此筆者根據(jù)相關(guān)規(guī)范和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一些傾斜攝影測(cè)量的作業(yè)流程及主要技術(shù)要求。

1 攝影測(cè)量及分類

攝影測(cè)量是測(cè)繪學(xué)科的一個(gè)組成部分，它通過攝影、量測(cè)影像實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的測(cè)量。

攝影測(cè)量的主要測(cè)量對(duì)象是地球表面，根據(jù)對(duì)地面獲取影像時(shí)攝影機(jī)安放的位置不同，攝影測(cè)量可分為航天攝影測(cè)量（這一分支已發(fā)展成為遙感學(xué)科）、航空攝影測(cè)量、低空攝影測(cè)量和地面攝影測(cè)量。

2 傾斜攝影測(cè)量

傳統(tǒng)的空中攝影多采用豎直攝影方式，獲取正攝影像圖。而傾斜攝景相機(jī)由5臺(tái)相機(jī)構(gòu)成：1臺(tái)下視、1臺(tái)前視、1臺(tái)后視、1臺(tái)左側(cè)視、1臺(tái)右側(cè)視。5臺(tái)相機(jī)所拍攝的影像，前、后視與左、右側(cè)視可獲取地物（如建筑物的墻面）的側(cè)面紋，構(gòu)建數(shù)字三維模型，用于城市規(guī)劃、市政管理、工程建設(shè)、虛擬旅游等。數(shù)字三維建模流程可分為幾何建模（確定建筑物的幾何形狀）與紋理渲染。幾何建模根據(jù)要求又可分為粗模與細(xì)模，最簡(jiǎn)單的紋理渲染可在紋理庫中選取，進(jìn)行渲染虛假紋理，而真實(shí)紋理多來自傾斜攝影。

在攝影時(shí)，飛機(jī)沿著預(yù)先設(shè)定的航線方向進(jìn)行攝影，相鄰影像必須保存一定的重疊度，稱為航向重疊，一般必須大于60%，互相重疊的部分構(gòu)成立體圖像。飛行完一條航線后，飛機(jī)進(jìn)入另外一條航線進(jìn)行攝影，相鄰航線影像之間必須有一定的重疊度，稱為旁向重疊，一般必須大于30%。

傾斜攝影測(cè)量作業(yè)一般要求航向重疊不低于80%，旁向重疊不低于70%，這樣重建效果會(huì)更細(xì)致且能更好地避免漏洞。傾斜攝影測(cè)量工作原理如圖1所示。

3 低空攝影測(cè)量作業(yè)流程

采用低空攝影測(cè)量方法測(cè)繪，首先對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行空中攝影航線規(guī)劃；然后將航攝儀安裝在航攝影機(jī)（無人機(jī)）上，從空中一定的高度對(duì)地面物體進(jìn)行攝影，取得原始航攝像片（如圖2所示）。

外業(yè)飛行航攝大致流程如下：像片控制聯(lián)測(cè)→航空攝影測(cè)量參數(shù)設(shè)計(jì)→航線規(guī)劃→低空無人機(jī)航攝→像片調(diào)繪。

航攝設(shè)計(jì)時(shí)，選用的航攝資料成圖可達(dá)到的高程精度可按公式（1）估算。

△h=1.25×R像×H/b/1 000（1）

公式（1）中，△h為要求達(dá)到的高程精度（加密點(diǎn)高程中誤差限值），m；H為平均相對(duì)航高，m；b為像片基線平均長(zhǎng)度，mm；R像為影像掃描分辨率，μm，取整數(shù)；數(shù)碼航攝影像R像=Pi；Pi為像元大小，μm。

航攝內(nèi)業(yè)工作大致流程如下：原始航空影像檢查→“空三”加密處理、高密集影像匹配、點(diǎn)云構(gòu)TIN、白模生成、紋理映射等→生產(chǎn)制作正射影像DOM、數(shù)字高程模型DEM及三維地形模型等。

目前，普遍使用Bentley公司的ContextCapture三維重建軟件的流程。大致流程如下。New Project（新建項(xiàng)目）：導(dǎo)入影像、輸入相機(jī)參數(shù)、建立地方坐標(biāo)高程系統(tǒng)→Submit aerotrinugulation（提交“空三”測(cè)量，如圖3所示）→New reconstruction（3D mesh）（生產(chǎn)三維模型，如圖4所示）。

4 傾斜攝影測(cè)量主要技術(shù)要求

目前，傾斜攝影測(cè)量尚無統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以下提供一些建議性技術(shù)要求，供讀者參考。

（1）內(nèi)業(yè)“空三”加密點(diǎn)（連接點(diǎn)）的中誤差宜采用檢查點(diǎn)的較差進(jìn)行計(jì)算，檢查點(diǎn)的平面中誤差、高程中誤差按公式（2）計(jì)算；區(qū)域網(wǎng)之間公共點(diǎn)的平面中誤差、高程中誤差按公式（3）計(jì)算，其精度要求同連接點(diǎn)。

m控=■（2）

m網(wǎng)=■（3）

公式（3）中，m控為檢查點(diǎn)中誤差，m；m網(wǎng)為公共點(diǎn)中誤差，m；△為檢查點(diǎn)野外實(shí)測(cè)值與解算值的較差，m；d為區(qū)域網(wǎng)間公共點(diǎn)上的較差，m；n為參加評(píng)定精度的點(diǎn)數(shù)。

（2）數(shù)字正射影像圖DOM的技術(shù)指標(biāo)按表1規(guī)定執(zhí)行。

（3）數(shù)字高程模型DEM的高程中誤差可按表2規(guī)定值執(zhí)行。

（4）大比例尺航測(cè)成圖精度規(guī)定參考表3，三維模型精度可參考要求執(zhí)行。

5 結(jié)語

航空低空攝影測(cè)量的主要特點(diǎn)為無需接觸物體本身獲得被攝物體信息；由二維影像重建三維目標(biāo)；面采集數(shù)據(jù)方式；同時(shí)提取物體的幾何與物理特性。

相比傳統(tǒng)的地面測(cè)量而言，具有的優(yōu)點(diǎn)如下：{1}非接觸測(cè)量方式，面積越大、測(cè)繪工作效率越高。{2}數(shù)據(jù)產(chǎn)品多元化、直觀化，DOM/DEM/DSM及三維模型，實(shí)現(xiàn)了地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)全過程的自動(dòng)化。

目前，低空無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量尚無統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，上述技術(shù)要求可供作業(yè)人員參考執(zhí)行。

隨著科技手段的發(fā)展和提升，利用航空攝影測(cè)繪地形圖的精度也越來越高，除了應(yīng)用于空間地理信息領(lǐng)域外，將更廣泛地應(yīng)用于水利水電、交通、市政等工程的初步勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營等各個(gè)階段，或城鎮(zhèn)的規(guī)劃、土地、房產(chǎn)管理工程用圖。傾斜攝影測(cè)量未來的應(yīng)用前景將更加廣闊。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王佩軍，徐亞明.攝影測(cè)量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2010.

[2]SL 197—2013，水利水電工程測(cè)量規(guī)范[S].

[3]曲林，張淑娟，馮洋，等.傾斜攝影測(cè)量高中低空解決方案研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2016（1）.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]