无人机倾斜摄影测量三维建模及精度评定

【摘要】无人机技术、倾斜摄影测量技术的融合使得测绘技术获得了新的进展，即无人机倾斜摄影测量技术。文章主要分析了无人

机倾斜摄影测量技术、无人机倾斜摄影技术的三维建模方法，并进行了案例分析。【Abstract】With the continuous development of UAV technology and t订t photogrammetry technology, the integration

of the two has made a new progress in surveying and mapping technology, that is, UAV tilt photogrammetry

technology. In this paper, the 3D modeling met hod of UAV tilt photogramme tr*y and UAV tilt photography is analyzed, and a case study is carried out.【关键词】无人机倾斜摄影测量；三维建模;精度评定[Keywords] UAV; tilt photogrammetry; 3D modeling; accuracy evaluation1无人机倾斜摄影测量技术分

下几个方面：求，设定适宜的航高，保障影像的质量。析① 获取的影像具有高精度、高分辨

② 航飞时间的确定，因航摄时间受

1.1无人机倾斜摄影测量技术率，能够快速搭建研究地区的二维和三 天气条件的，所以在确定航飞时间

无人机倾斜摄影测量技术，是通

维地理信息；的过程中，应尽量选择能见度高、晴天、

过在无人机底部安装不同角度的高分辨

② 生成的三维模型具有可量测性，

气流相对稳定的时间进行飞行，从而保

率摄像头，在同一地点对同一地物进行

使得摄影测量的应用范围扩大；障无人机航飞和摄影的有效性。多角度拍摄，采集大量的地物纹理及其 ③ 可釆集地物侧面的纹理，在一定

③ 航线的设计，根据航空摄影相关

位置信息，然后对每个地物点进行立体

程度上降低了三维建模的成本；规范，合理地设计测区的航线，一般设

成像，最终形成三维立体图，同时获取

④ 与正射影像三维GIS相比，无

计为南北向或东西向的直线飞行，如果

DEM数据。人机摄影倾斜技术生成的模型数据量较

有特定条件的，应以专业测绘的需要或

与传统的摄影测量技术相比，无人

小，为其共享和发布提供了便利［匕者地形走向进行航线的设计⑵。当检查

机倾斜摄影测量技术可以获取目标点5

出现不合格航片时，应及时补飞，且按

个方向（垂直、左视、右视、前视、后视） 2无人机倾斜摄影技术的三维

原设计航线进行补摄。的影像，并可生成三维实景模型。建模方法2.2三维数据的处理1.2无人机倾斜摄影测量技术的特点2.1三维数据的采集通过Context Capture实景建模软

就无人机倾斜摄影测量技术而言， 根据相关法律及规范规定，结合测

件，对采集的数据进行处理，并进行三

其不仅可以获取目标点的三维坐标和影

区的实际情况，确定航拍的航高、航飞 维建模。建模流程为：像信息，而且可以生成三维实景模型， 时间，合理设计航线，从而保障无人机

① 同步采集无人机数据和地面数

真实地展现目标点周围环境。同时，该

倾斜摄影的质量。据；技术还具有突出的优势，主要表现在以

航①高的确定，根据摄影测量的要 ② 以Context Capture实景建模软93智能建筑与智慧城市2019-8期.indd 932019/8/20 14:42:33件为基础，结合影像的外方位元素，进 3. 2. 1.2航空摄影技术参数设定自④由图边的像控点，应将其布设

行全自动空三解算；此次航空摄影飞行相对高度约为

在图廓线外。③ 通过智能人机交互技术，实现采 80m,地面分辨率优于0.02m；采用的

3- 2. 3航空摄影实施集获取影像数据的融合，然后生成一体 是五镜头倾斜相机，单镜头2400万像 了解当地的气象条件和状况，选择 化的三维模型；素，相机焦距20n）m像元分辨率3.9um； 恰当的时间进行航摄，尽量避开大风、

④ 切分和输出三维模型；倾斜像片倾斜角为45。，航向和旁向重

雨水天气。就航摄来说，操作人员和机

⑤ 检查和控制数据生产的各个环 叠度控制在75%以上，航向上航线的 组人员应早到现场，检査维护航摄硬件 节，保障成果符合质量要求；有效賦片要超出成图范围约8伽，旁向

并使其处于最佳状态，等到合适的航摄 ⑥ 输出数据成果［3］.至少超出范围线一条航线。根据测区

时间，按照预先设计的航线进行航空摄 的要求和实际情况，航线设计如下图2

影工作，力争在同一架次或相似的气候

3案例分析所示。条件下完成航飞任务。3.1鴻区概况3. 2. 2像控测量3.2.4内业数据处理本项目以皖北某平原地区为例，测

本实验区布设了 25个像控点，像 就内业数据处理来说，其流程为： 区面积约1恤2,测区内地形高差约7BU 控点间距为200m。在实际的测量过程中，

以倾斜影像、控制点为基础，重建具有

该测区的建筑物密度较大，房屋最高可 在确保成果质量的前提下，只使用了 15 高绝对精度的三维模型；根据重建的三 达45m,传统测绘无法有效测绘隐蔽地

个像控点参与加密，剩余的其他控制点 维模型，进行线划图的绘制。本测区的 物点。故采用无人机倾斜摄影测量技术, 作为检查点。在布设像控测量时，应注

三维模型，如图3所示，具有总体美观、

对该测区进行1:500不动产測绘成图作 意以下几点内容：地物清晰的特点，并在三维模型上，通 业。① 像控点全部布设为平高点，以区

过EPS三维采集软件进行线划图采集,

32具体的案域网为基础进行像控点的布设，布设的 如图4所示。3. 2. 1准备工作顺序为，先布设目标范围的周边，后布

3- 2. 5精度分析3. 2. 1.1航测设备设测区中间地带；利用全站仪实地采集的界址（房 实验采用大疆M600Pro作为飞行平

② 每平方千米范围内像控点布设数 角）点坐标与模型上采集的界址（房角）

台，如图1所示，搭载REALCAM524五镜 量应在20个以上；点坐标反算点位距离，计算中误差，分 头（1个下视4个倾斜镜头）倾斜相机

③ 根据航线计划图和村庄分布进行 析其绝对精度；将钢尺实地勘丈的地物

总像素1.2亿，下视焦距20mm,斜视焦 像控点的布设，保证布点均匀且任意一

边长与采集的地物平面图上量取地物边 距35mm,为定焦连续拍摄，最小曝光间

个自然村应具有5个以上的像控点，使 长相比较，计算中误差，分析其相对

隔 0.8s.得外围像控点连线可以包裹目标村庄：精度。图］无人机设备图2 ism计94智能建筑与智城市2019-8期.indd 942019/8/20 14:42:33◎地理信息◎图3三维模型图4成图釆集数据20较高，能满足1:500不动产成图精度要

求。4结语综上所述，无人机倾斜摄影测量 技术是现阶段测绘行业的一种新兴的测图5点位距离羞值量技术，无需与被测量物体接触，能够保障测量结果的高精度和有效性，且

20在一定程度上节约了大量的人力和物

力。在该技术的实际运用过程中，应根 据待测区域的实际情况，选择恰当的设

备，合理规划航测时间和航线，并考虑

天气因素，从而保障航测的有效性、可图6勘丈边长羞值靠性。3. 2. 5.1绝对精度分析钢尺勘丈无误差累积，采用高精度

考虑到全站仪设站及观测误差，采用

计算中误差，其中误差计算公式为：参考文献同精度计算中误差，中误差计算公式为：m= ± V[A]A/n ( 2 )[1] 王静宇.浅谈无人机倾斜摄影测量

m=±S ⑴

式中：那为中误差；\"为样本个数；

技术及其应用[J1.工程建设与设

式中：加为中误差；n为样本个数；

△为测量值与真实值之差・计,2017(14):200-201.△为测量值与真实值之差。实地勘丈边长15，剔除粗差13

[2] 曹琳.基于无人机倾斜摄影测量技

全站仪实地采集界址(房角)点 条。经统计分析，该检测区域边长相对

术的三维建模及其精度分析[D].西 265个，剔除粗差点23个，经统计分析，

中误差为5.93cm,勘丈边长差值如下图

安科技大学,2016.该检测区域点位中误差为4. 2cm,点位 6所示。[3] 陈理想.无人机倾斜摄影实景三维

距离差值如图5所示。3. 2. 6实验结论建模及质量评价[J].测绘与空间地

3. 2. 5. 2相对精度分析无人机倾斜摄影测量技术成图精度理信息,2019(1):159-162.95智能建筑与智慧城市2019-8期.indd 952019/8/20 14:42:33