关键词：无人机倾斜摄影测量；ContextCapture Center；相控点；倾斜模型；三维测图；精度评定
1.测区概况
测区位于福建省宁德市寿宁县东部新城，沿蟾溪往下游方向约3.5KM。测区地势狭长，最大高差约140米，且河道弯曲，周边存在较多高于测区最大高度的山头，属山地类型。
测区面积约为2.3KM2，为保障影像全覆盖进行外扩后航线面积约为3.9平方。其中去、测2.3KM2已有早起1:500地形图，作为修测底图使用。
.png)
2.技术路线
2.1 微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统的组成
无人机倾斜摄影测量系统在搭载模式上有种选择，主要可以分为：①飞行平台的不同：根据平台不同可分为固定翼、旋翼，直升机等；根据任务高度可分为超低空、低空无人机等；根据领域可分为军用、民用和消费级；根据质量可分为微型、轻型等。②根据搭载可分为五镜头、三镜头、双镜头、单镜头、摇摆式镜头等。
本次测试选用的无人机为大疆经纬M210 RTK V2无人机，是大疆创新推出的一款结构简单的电动四轴无人机，具有操作简单、起降场地要求低等特点。属于低空、民用、微型多旋翼无人机，搭载赛尔PSKD101S五镜头相机总重不超过7KG。
基本参数表
地面站软件选用大疆GSPRO APP，安装在高亮屏平板中。操作简单、便携性高。
.png)
2.2 作业流程
倾斜摄影测量地形图作业流程有别于传统垂直航摄作业流程，在航线规划、相控点布设、空三后的数据处理以及作业成图等方面都有不同。同时在软件、硬件的选择上也有差异。本项目主要使用的空三建模软件为ContextCapture Center，成图软件为EPS地理信息工作站结合南方CASS实现。整体作业流程如下:
3.项目实施
3.1项目目标
①.对原有1:500地形图进行修测，提供合格的、满足寿宁县东部新城蟾溪治理工程项目使用的地形图。
②.测试微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统生产效率、稳定性。
③.测试由微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统生产的，优于3cm地面分辨率的倾斜模型平面、高程精度是否达到1:500地形图要求。
3.2像控点测量
测区共布设44个像控点，沿道路区域采用路面特征点如合格的斑马线、交通标线拐角作为像控点，其他区域尽量采用事先布设的方式。
.png)
在测量像控点同时，进行特征检查点测量点测量，共测71个检查点基本分布整个测区。并且为随机选取的明显特征地物（特征点），包含路面特征点、房角、花圃等。采用南方RTK接收机结合全站仪进行观测。所测成果满足规范要求。像控点及检查点分布图如下：
.png)
相控点分布图 检查点分布图
3.3无人机航拍
测区航线规划：采用分区飞行，航高基本维持200。航向重叠率80%，旁向重叠率80%，飞行速度8m/s。测区山体阴影影响较大，气象条件一般。
相机设置。相机采用5个35mm索尼5100镜头，作业时倾斜镜头分辨率为3cm，正射镜头分辨率为2.2cm。快门速度为1/1000。像点位移为0.8cm，小于0.5个像素要求（2.2cm*0.5）。飞行任务执行过程中未发现异常情况。同时地面站具备实时查看下视镜头影像功能，结合机身FVP镜头，对飞行安全有较大帮助。任务结束，获取的照片数量完整，质量合格。
3.4数据处理及模型生产
数据处理及模型生产均采用ContextCapture Center软件进行，将五镜头照片和POS数据及相机检校参数导入软件，提交空三计算。通过后，加入像控点坐标数据，进行刺点，完成后进行再次空三计算。空三成果满足规范要求。部分空三成果如下。
.png)
倾斜三维模型重建
空三结果合格后，就进入了模型重建生产环节。为了后期提供EPS平台成图，倾斜模型格式采用OSGB格式。三维重建由软件自动完成，基本流程如下：点云数据生产；点云构TIN；TIN生成白模型；纹理自动映射生成模型。整个过程对硬件要求较高，所花时间较长。生成模型成果截图如下：
3.5数字线划图成图
以EPS2016地理信息工作站为矢量绘图平台，利用倾斜摄影模型进行高精度地形数据的矢量采集工作，无需佩戴立体眼镜，可直接在模型上进行矢量采集，属性编辑，并形成数字线划地形图。
.png)
测区共布设平面检查点个数为71个，检查点基本均匀分布于整个测区。检查点统计结果见下表，检查点平面位置中误差为0.058m，最大误差为0.118，小于2倍中误差的检查点个数有32个，小于1倍中误差的检查点个数有39个。
.png)
根据GB/T 14912-2017 1:500 1:1000 1:2000外业数字测图规程数字线划图成果要求。1:500比例尺地物点平面位置精度中误差为±30mm，高程注记点相对于邻近图根点的高程中误差不应大于相应比例尺地形图基本等高距的1/3；困难地区可放宽0.5倍。测试成果满足规范要求。
5.结论
由于GPS技术、无人机技术、相机技术不断进步，利用微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统航的稳定性及测量精度已经可以实现1:500高精度地形图测绘。技术路线可行，产品精度满足规范要求。微型旋翼无人机倾斜摄影测量系统在使用过程中性能稳定、便携性高，真正意义上实现了倾斜摄影的单兵作战。同时，数据采集更高效，整体效率优于预期，特别是设备操作简单，性价比高，具有较大的推广优势。
参考文献
GB/T 7931-2008《1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量外业规范》
GB/T 7930-2008《1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量内业规范》
GB/T 15967-2008《1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》
GB/T 14912-2017《1:500 1:1000 1:2000外业数字测图规程》
GB/T 17160-2008《1：500 1：1000 1：2000地形图数字化规范》
周晓波，王军，周伟。基于无人机倾斜摄影快速建模方法研究[J].现代测绘，2017,01:40-42.
杨国东，王民水。倾斜摄影测量技术应用及展望[J].测绘与空间地理信息，2016,01:13-15+18
谭金石，黄正忠。基于倾斜摄影测量技术的实景三维建模及精度评估[J].现代测绘，2015,05:21-24.
论文作者:张强,
论文发表刊物:《科学与技术》2019年18期
论文发表时间:2020/4/28
标签：无人机论文; 测量论文; 地形图论文; 检查点论文; 作业论文; 模型论文; 镜头论文; 《科学与技术》2019年18期论文;