倾斜摄影测量技术在地籍测绘中的应用研究论文_王鑫1, 郭伟平2,周丽3

倾斜摄影测量技术在地籍测绘中的应用研究论文_王鑫1, 郭伟平2,周丽3

摘要:在科学技术水平显著提升的背景下,地籍测绘地形图的制图方法很多,但传统的制图方法相对费时费力,难以满足当前制图市场的需求。近年来,在国际测绘遥感领域发展中,倾斜摄影技术不断创新,在一定程度上,颠覆了传统航空摄影技术,完善了正交和倾斜图像。它通过在同一个飞行平台上携带多个传感器,同时从不同角度(如垂直和倾斜)获取图像,从而获得更完整和准确的地面物体信息,倾斜摄影测量技术能够快速、准确地获得一定精度的大规模地形,这是当前测绘地理信息产业中较多讨论的一个课题。

关键词:倾斜摄影;测量技术;地籍测绘;应用

引言

倾斜摄影测量技术是一种新型的测量技术,该技术的出现,打破了传统航测遥感影像技术只能进行垂直测量的局限,能够从不同角度入手,快速、高效地进行数据收集工作,从而更为全面地反映出土地资源实际使用情况,并满足人们对于三维视图信息所需。当前,倾斜摄影测量技术已经被广泛地应用于土地资源测量工作中。

1倾斜摄影测量技术系统组成

倾斜摄影测量技术是全球测绘领域的新兴技术,其能同时从1个垂直、4个倾斜等5个不同的角度采集影像,并能够通过纠正、平差与匹配等一系列的处理,进行DSM数据生产制作,从而获得三维建模中必要的建筑物侧面信息,以真实地表达地物的实际场景。倾斜摄影测量系统主要包括影像获取设备和数据处理软件,其中,影像获取设备又包括无人机系统、航向规划软件及相机等,而无人机又由飞行平台、地面控制站、任务装置及发射与回收装置组成。

2倾斜摄影技术特点

(1)高真实性。通过倾斜摄影测量技术采集的数据,能够客观、全面、真实地反映出目标区域地理位置信息,相较于传统的人工模型仿真技术而言,倾斜摄影测量技术对目标区域实际状况反映度较高,很大程度上提升了测量数据的准确度。(2)高性价比。通过倾斜摄影测量技术获得的数据是带有空间位置的影像信息,能够同时进行DOM、DSM、DLG等数据的输出,弥补了传统测量技术的不足。同时,通过该技术能够有效提取纹理,并降低三维建模成本。(3)高效率。在运用倾斜摄影测量技术时,飞行器同时搭载5个高灵敏度传感器,由于每个传感器采集数据类型不一致,因此,在一次飞行时段即可得到目标区域5组影像图,从而提高了数据采集效率。

3倾斜摄影测量技术

3.1获取数据

倾斜图像数据采集是在同一个飞行平台上携带多个传感器(通常为5台摄像机或5镜头摄像机),同时从不同角度采集地面物体和地貌的垂直和倾斜图像及位置信息。与地面垂直拍摄的图像被称为正图像,镜头与地面成一定角度拍摄的图像被称为倾斜图像。

3.2倾斜影像获取和预处理工作

结合测量区域的实际情况及基本现状,根据无人机的具体性能制定该区域内适合的飞行时间,从而可以有序地开展外业倾斜影像的拍摄工作。根据地籍测绘的时间要求,确定选择的相机种类,要求选择的相机能够满足工程项目测绘需要的精度要求以及像素要求。航线的飞行要严格按照设计和规划开展,在拍摄过程中,工作人员要选择多角度进行影像的拍摄,在相应的加密点和影像控制点进行自动拍摄,以获取对应的倾斜影像资料。在获得清晰影像资料之后,工作人员要对其进行预处理工作,选择拍摄区域内的倾斜影像并将之反投影,并建立虚拟影像,从而减少突出地面竖直物体的重影现象,提高拍摄的效率质量。

3.3三维模型的构建

三维模型的构建是倾斜摄影技术应用的关键环节,直接关系倾斜摄影技术测绘效率及测绘价值。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆工作人员需要借助图形运算单元进行三维场景运算的合理规划,可以应用激光点云扫描系统和定位定向系统通过简单联系的影像进行快速的自动化构建,减少人为干预所造成的误差。传统的三维模型构建技术通常依赖于高程来进行,而倾斜摄影测量技术具有更高的立体度,能够以真实的影像为基础开展测量和测绘工作,保证超高密度点云生成的高效性以及便捷性。以真实影像为基础建立的实景三维模型可以保证较高的分辨率,从而可以为数据的导入、工程的建设、任务与成果的提交以及影像数据关联控制提供有效的数据支持。

3.4影像预处理优化

1)相机镜头矫正指首先利用相机和镜头厂家提供的通用数据进行相机标定,然后基于相机标定对相机与镜头进行误差修正和优化;2)动态范围压缩指通过色彩管理查找表、亮度与色彩蒙版和高动态范围渲染等方法,对RAW进行动态范围压缩,使之转化为低动态范围,同时平衡图像的视觉效果和明暗部分的信息保留;3)EXIF匀光匀色指通过对全局直方图进行统计和运算,将所有照片调整到相近的视觉效果,以消弱因拍摄、成像条件不同而产生的差异,提升纹理效果;4)倾斜影像去雾指采用基于暗原色先验原理的图像去雾算法,对大气光值进行精准估计,以减小朦胧或对比度衰减,从而提高模型的真实性和视觉效果。

3.5倾斜摄影术三角测量方法

测绘大比例尺地形图时,地形、气候等因素会在一定程度上影响测绘精度和测绘质量。因此,测绘地形图前,工作人员应做好勘探、分析和考虑工作。如果在映射过程中充分考虑图像之间的遮挡关系和几何变形关系,可能会影响映射精度,那么在具体的映射过程中应该采用三角剖分方法和多视图图像联合调整,从而为映射工作提供更全面的多视图影响外方位元素,提高映射精度。另外,为了进一步提高匹配效果的可靠性和准确性,可以建立误差方程,通过联合求解提高调整结果的准确性,从而为地形图绘制提供更加真实准确的参考信息。

4发展方向

社会发展速度不断加,人们迫切的要求科学技术水平的迅速提升,特别是在科学技术的创新及改革方面,国家更是在不断加强资金投资力度。就此时代背景为前提,一种新型的测绘技术也就应运而生,即倾斜测量技术。倾斜摄像测量技术一般的现代化科学技术相比其具有一定的特殊性,其具有很广的应用价值,不会受限与某个固定的行业,所以其未来的发展中具有更加广阔的发展空间,可以在各行各业中得以运用,因此为国家经济的发展也发挥了至关重要的作用。由于其以无人机为载体使其自身就具有航空属性,可以有效地实现全景立体拍摄,为实现人工智能三维实体模型创造了可能。倾斜摄影测量技术其中核心重点在于图像分层技术,为实现三维建模发挥了至关重要的作用,提高工作效率的同时有效地缩短了工作时间。就目前我国对倾斜摄影测量技术的应用来说其主要还是停留在导航摄影中,对国家地质测绘等方面的应用并不深入,大多数测量方式还是以人工测量为主,倾斜摄影测量技术的利用率较低,这也是测量技术停滞不前的重要原因。在未来的发展中应该总是传感技术与红外线扫描技术之间的相互结合创新,充分发挥倾斜摄影测量技术的应用价值,拓展该项技术的应用范围,有效地实现信息资源共享。

结语

综上所述,本文主要针对倾斜摄影测量技术在地籍测绘中的应用进行探究,指出具体的应用流程以及应用实例,希望能够为地籍测绘工作提供一定的参考,促进地籍测绘活动的持续稳定发展。

参考文献

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论文作者:王鑫1, 郭伟平2,周丽3

论文发表刊物:《城镇建设》2020年4期

论文发表时间:2020/4/13

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