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    鄂爾多斯無人機測繪案例

    作者: 時間:2021-03-079472 次瀏覽

    1

    引 言


    近年來迅速發展的無人機航測技術,具有機動靈活、作業高效迅速、可高頻監測關鍵區域以及成本低廉等特點,在應急保障和小區域地形圖測繪領域具有明顯的優勢。但無人機航測系統搭載的單一普通數碼相機,獲取的影像畸變嚴重,傾斜角和旋偏角較大,同時普通數碼相機,像幅偏小,導致小的基高比。由于普通數碼相機以上這些缺點,采用傳統航測生產方式很難滿足大比例地形圖測繪的要求。本文通過無人機飛行平臺搭載傾斜相機,采用傾斜攝影的方式獲取高重疊度影像數據,利用自動實景三維建模和三維模型立體量測技術,實現免外業調繪的高精度大比例尺地形圖測繪,并通過具體實驗驗證此技術路線的可行性。


    2

    無人機傾斜攝影


    測區位于青島市高新區溝角村,屬于丘陵地形。外業航空攝影通過四旋翼無人機,搭載2個SONY7R微單相機,與垂直方向成45°夾角,南北和東西航線各飛一次,獲取地物側面紋理;再搭載1個SONY7R微單相機進行一次垂直攝影,獲取地物頂面紋理。設計航線相對航高120m,航向和旁向重疊度分別為80%、75%,整個測區21條航線,630張影像。為輔助后續數據處理,測區采用區域網布點模式,布設13個外業像控點及檢查點,實驗區域范圍及像控點的布設如圖1


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    3

    實景三維模型建立及大比例地形圖測繪


    本文通過無人機飛行平臺搭載傾斜相機,采用傾斜攝影的方式獲取測區的影像數據,利用自動建模的技術構建實景三維模型;在構建的實景三維模型基礎上,通過三維立體量測技術,采集地物地貌特征點、線、面,最后通過內業編輯的方式制作地形圖,從而省去煩瑣的外業調繪工作,為快速制作大比例尺地形圖測繪提供一種新的解決方案?;跓o人機傾斜攝影的大比例尺地形圖測繪技術路線如圖2所示。


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    3.1實景三維模型


    本項目采用5個像控點解算,8個像控點進行精度檢查,實景三維建模采用CC(Smart3D)軟件進行制作,主要步驟如下:


    (1)構建工程加載影像數據,設置相機參數,編輯pos數據,引入控制點及檢查點數據,建立好Smart3D工程,如圖3所示。本項目采用2個相機,需設置2個相機文件,分別有364張和266張影像;原始POS數據坐標系為WGS1984,通過七參數模型及似大地水準面補償模型轉換到西安1980平面、黃海1985高程系統下。采取區域網布點,解算控制點5個,檢查控制點8個。圖3 CC(Smart3D)工程文件。


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    (2)傾斜攝影空中三角測量如圖4所示,本項目采用區域網5點法布點,即四周4個控制點,測區中心1個控制點,用于解算傾斜攝影空中三角測量;同時布設8個檢查點以檢驗空中三角測量的精度。通過空三加密處理,自由網的精度為1.82pix,像控點精度平面中誤差0.033m,高程中誤差0.063m;檢查點精度,具體精度見精度分析小結。


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    (3)三維實景模型生成基于空中三角測量成果,進行模型分塊,在分塊模型的基礎上,提取測區密集點云,構建不規則三角網,建立三維模型;同時利用5鏡頭獲取的多角度紋理信息,自動拼貼,得到測區實景三維模型,如圖5所示。


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    3.2大比例尺地形圖測繪


    大比例地形圖測繪主要基于EPS無人機三維模塊,利用三維實景模型的空間量測功能,直接進行地形、地物的采集工作。具體步驟如下所示。


    (1)EPS軟件加載三維實景模型在EPS無人機測量模塊中利用模型轉換功能將CC(Smart3D)生成的OSGB格式的模型轉換成DSM高程模型,然后加載DSM模型從而實現實景三維模型的加載,如圖6所示


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    (2)地形圖繪制如圖7所示,基于三維實景模型的地形圖制作,借助模型的空間尺寸信息,直接進行空間量算及采集,同時通過模型旋轉及多角度觀察等功能實現自動房檐改正,免去大量的外業實測及調繪工作,大大提高地形圖測繪的工作效率。圖7基于EPS繪制地形圖。


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    4

    精度分析


    4.1空中三角測量精度


    由表1控制點和檢查點的精度表可知,控制點水平中誤差為0.007m,高程中誤差為0m,點位中誤差0.007m,檢查點水平中誤差0.038m,高程中誤差0.079m,點位中誤差0.088m,空中三角測量精度較高,滿足大比例尺地形圖測繪需求。像控點及檢查點中誤差表1檢查項點號。


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    4.2平面及高程精度


    (1)平面精度平面精度檢查采用RTK外業實測特征點和地形圖上的同名點進行統計分析,具體精度統計表如表2所示。如圖8所示,總共22個平面精度統計的點,平面位置精度均小于0.25m,中誤差0.144m,滿足1∶500大比例尺地形圖平面精度要求。


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    (2)高程精度高程精度檢查采用RTK外業實測特征點和地形圖上的同名點(可通過實景三維模型直接獲取)進行統計分析,具體精度統計如表3所示。


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    如圖9所示,總共35個平面精度統計的點,高程誤差均小于0.1m,更大高程誤差為0.086m,高程中誤差0.034m,滿足1∶500地形圖高程精度要求。


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    5

    結 論


    本文給出了基于傾斜攝影技術測繪大比例尺地形圖的技術路線,并通過具體實驗精度分析,驗證了此技術路線的可行性。同時借助實景三維的立體量測、任意視角等優點,實現房檐改正、地形、地物全內業繪制,避免了傳統地形圖外業調繪、補測等工作,為大比例地形圖測繪提供了一個新的解決方案。



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