摘要：随着科学技术的发展，我国的倾斜摄影测量技术有了很大进展。本文通过结合某地区实景，对大疆精灵4pro无人机的倾斜摄影重叠度及像控点密度对倾斜摄影测量精度及生产效率研究技术的分析。
关键词：模型精度；倾斜摄影测量；大疆精灵4pro无人机
1测试区自然地理概况
测试区位于西安东郊白鹿原上，行政隶属于西安市灞桥区狄寨街道伍坊村，东经109°07′12"至109°07′57"，北纬34°12′33"至34°13′08"，海拔高度735～770米。测区内无高大建筑物，地表覆盖以果园、耕地为主。
2测图范围及布点情况
测图范围及像控点、检查点布点如图1所示。测图范围为图中白线所圈范围，长1.0km，宽0.8km，面积0.8km²。图中，黄色指针为像控点，其航向间距约500m，旁向间距约400m，在“田”字形的四个方框内远离像控点的位置，分别布设了一个平高检查点（图中绿色指针位置）。
图1 测图范围及像控布点示意图
在测区内，随机测取了67个碎部点作为高程检查点。67个碎部点的位置如图2所示。
图2 碎部点位置示意图
3测试数据分析
3.1相同像控点不同重叠率对模型精度的影响。
表1
由表1可以看出，使用相同像控点，随着航向重叠率和旁向重叠率的降低，模型的整体精度，发生了一定的衰减。虽然D1、D2、D3的碎部点高程中误差（即高程注记点高程中误差）均达到等高距为0.5m的平地1：500地形图（±0.14m）精度，但D3中出现了粗差。
对误差较大的点，在三个模型上分别进行查看。发现随着重叠率的降低，精度变差的点位，集中在遮挡较大的区域。以S40点的高程误差为例，在D1中为-0.105m，在D2中为-0.196m，在D3中为-1.190m，可见，在重叠率降低时，模型高程精度的损失主要集中在遮挡较大的区域。对于D1、D2、D3中，检查点最大高程误差和点位误差随着重叠度的降低减小的情况，合理的解释是，降低重叠度，则增加了航摄基线长度和航线间距，像控点间距不变，相当于增加了像控点的密度，因此精度有所提升。可见，在重叠度降低的过程中，从空三计算的角度看，模型的几何精度是提高的，从三维建模的角度，模型的精度是降低的。总体而言，精度是降低的。
3.2不同重叠率对空三及建模速度的影响
随着航向重叠率和旁向重叠率的降低，面积相近的摄区，照片数量显著减少。空三计算的时间主要包括两大部分，一是人工干预的时间，这个时间主要取决于像控点的数量、计算人员对像控点的熟悉程度、计算人员对软件的熟练程度等；二是计算机运算时间，这个时间主要取决于数据量（照片数）和计算机的配置。在其他条件不变的情况下，减少照片数量，可以提高空三计算的速度，如果同一工程需要重复多次计算，则提速效果更加显著。另外，随着航向重叠率和旁向重叠率的降低，面积相近的摄区在三维建模时，模型按固定内存切块的数量显著减少。而三维建模的时间，在计算机配置确定以后，主要取决于切块数量。以D1和D3为例，D1切块数为21块，D3切块数为10块，其建模速度提高了一倍。
3.3不同重叠率对倾斜航空摄影效率的影响。
三次倾斜摄影任务中，第一次飞行航路总长约9952米，其飞行时长约17.82min。第二次和第三次倾斜摄影时间未规划满，因此不能直接用结果来进行对比分析。
大疆精灵4pro无人机，Umap飞控软件对其限制的飞行时间是18.00min，由此可以推测，在250m的航高下，一块满电量的电池大约可以支撑精灵4pro飞行10000米航路。按三种重叠率，飞行6条航线，计算其飞行面积。
可以看出，降低航向重叠率，可以提高航线间距，进而增大有效飞行面积，一定程度提高了倾斜航空摄影的效率。
3.4同一区域相同像控点相同重叠率三方向倾斜摄影三维模型与单方向垂直摄影立测模型精度对比。
在立测模型中，对使用的像控点精度重新进行了检查，发现有两个点高程误差较大，其一为PG4，达到1.20m，另一为PG7，达到0.69m，平面精度均未超限。
由此影响，四个平高检查点中，有两点高程误差较大，分别为JC1（0.44m）、JC2（1.00m），平面误差均未超限。
67个碎部点的检查结果，排除粗差，统计的高程中误差为±0.118m。从数量上看，粗差数量达到17个，最大的达到1.33m，粗差率为25%。
4结论
采用大疆精灵4pro无人机进行低空倾斜摄影，基于以上测试结果认为：
（1）对于模型纹理和精细程度要求高的实景三维模型及1：500测图项目，建议采用航向重叠度70%、旁向重叠度60%；
（2）对于模型纹理和精细程度要求不高的1：1000、1：2000测图及实景三维模型项目，建议采用航向重叠度65%、旁向重叠度55%，以提高外业低空倾斜摄影及内业空三计算、三维建模的效率，压缩项目生产周期。
（3）像控点的布设密度
航向500m旁向400m的像控点布设间距，得到的模型几何精度较为精确，如在此基础上放宽，则局部误差不能得到有效控制。
（4）正摄与倾斜摄影精度对比
相同的条件下，倾斜摄影三维模型精度远优于正摄摄影立测模型精度。推测基于大疆精灵4pro无人机的传统正摄摄影立体测图方法可能存在一定的问题。
论文作者:惠章珂
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/19
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