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東英測繪——無人機(jī)在地形圖測繪中的應(yīng)用,本文附操作步驟詳細(xì)解答

工程測量儀器中全站儀、RTK都能用來測地形,但全站儀,RTK在測地形上工作效率教低我們一般會選擇無人機(jī)進(jìn)行地形圖測量,下面詳細(xì)介紹一下無人機(jī)傾斜攝影1:500地形圖航測流程


一、無人機(jī)地形測繪工作原理

利用低空無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)快速獲取多角度影像數(shù)據(jù),通過自動實(shí)景三維建模和三維模型立體量測技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)免外業(yè)調(diào)繪的高精度大比例尺地形圖測繪。本文通過具體生產(chǎn)實(shí)驗(yàn),詳細(xì)介紹基于無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的大比例尺地形圖作業(yè)流程,并通過精度分析,驗(yàn)證了此方法的可行性。


二、無人機(jī)傾斜攝影

測區(qū)位于青島市高新區(qū)溝角村,屬于丘陵地形。外業(yè)航空攝影通過四旋翼無人機(jī),搭載2個(gè)SONY7R微單相機(jī),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(cè)面紋理;再搭載1個(gè)SONY7R微單相機(jī)進(jìn)行一次垂直攝影,獲取地物頂面紋理。設(shè)計(jì)航線相對航高120m,航向和旁向重疊度分別為80%、75%,整個(gè)測區(qū)21條航線,630張影像。為輔助后續(xù)數(shù)據(jù)處理,測區(qū)采用區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)模式,布設(shè)13個(gè)外業(yè)像控點(diǎn)及檢查點(diǎn),實(shí)驗(yàn)區(qū)域范圍及像控點(diǎn)的布設(shè)如圖1

圖1.jpg


三、實(shí)景三維模型建立及大比例地形圖測繪

本文通過無人機(jī)飛行平臺搭載傾斜相機(jī),采用傾斜攝影的方式獲取測區(qū)的影像數(shù)據(jù),利用自動建模的技術(shù)構(gòu)建實(shí)景三維模型;在構(gòu)建的實(shí)景三維模型基礎(chǔ)上,通過三維立體量測技術(shù),采集地物地貌特征點(diǎn)、線、面,最后通過內(nèi)業(yè)編輯的方式制作地形圖,從而省去煩瑣的外業(yè)調(diào)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。基于無人機(jī)傾斜攝影的大比例尺地形圖測繪技術(shù)路線如圖2所示。

圖2.jpg

1、實(shí)景三維模型

本項(xiàng)目采用5個(gè)像控點(diǎn)解算,8個(gè)像控點(diǎn)進(jìn)行精度檢查,實(shí)景三維建模采用CC(Smart3D)軟件進(jìn)行制作,主要步驟如下:

(1)構(gòu)建工程加載影像數(shù)據(jù),設(shè)置相機(jī)參數(shù),編輯pos數(shù)據(jù),引入控制點(diǎn)及檢查點(diǎn)數(shù)據(jù),建立好Smart3D工程,如圖3所示。本項(xiàng)目采用2個(gè)相機(jī),需設(shè)置2個(gè)相機(jī)文件,分別有364張和266張影像;原始POS數(shù)據(jù)坐標(biāo)系為WGS1984,通過七參數(shù)模型及似大地水準(zhǔn)面補(bǔ)償模型轉(zhuǎn)換到西安1980平面、黃海1985高程系統(tǒng)下。采取區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn),解算控制點(diǎn)5個(gè),檢查控制點(diǎn)8個(gè)。圖3 CC(Smart3D)工程文件。

圖3.jpg


(2)傾斜攝影空中三角測量如圖4所示,本項(xiàng)目采用區(qū)域網(wǎng)5點(diǎn)法布點(diǎn),即四周4個(gè)控制點(diǎn),測區(qū)中心1個(gè)控制點(diǎn),用于解算傾斜攝影空中三角測量;同時(shí)布設(shè)8個(gè)檢查點(diǎn)以檢驗(yàn)空中三角測量的精度。通過空三加密處理,自由網(wǎng)的精度為1.82pix,像控點(diǎn)精度平面中誤差0.033m,高程中誤差0.063m;檢查點(diǎn)精度,具體精度見精度分析小結(jié)。

圖4.jpg



(3)三維實(shí)景模型生成基于空中三角測量成果,進(jìn)行模型分塊,在分塊模型的基礎(chǔ)上,提取測區(qū)密集點(diǎn)云,構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng),建立三維模型;同時(shí)利用5鏡頭獲取的多角度紋理信息,自動拼貼,得到測區(qū)實(shí)景三維模型,如圖5所示。

圖5.jpg


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(jī)三維模塊,利用三維實(shí)景模型的空間量測功能,直接進(jìn)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(shí)景模型

在EPS無人機(jī)測量模塊中利用模型轉(zhuǎn)換功能將Smart3D生成的OSGB格式的模型轉(zhuǎn)換成DSM高程模型,然后加載DSM模型從而實(shí)現(xiàn)實(shí)景三維模型的加載,如圖6所示。

圖6.jpgEPS加載三維模型


(2)地形圖繪制

如圖7所示,基于三維實(shí)景模型的地形圖制作,借助模型的空間尺寸信息,直接進(jìn)行空間量算及采集,同時(shí)通過模型旋轉(zhuǎn)及多角度觀察等功能實(shí)現(xiàn)自動房檐改正,免去大量的外業(yè)實(shí)測及調(diào)繪工作,大大提高地形圖測繪的工作效率。

圖7.jpg基于EPS繪制地形圖


四、 精度分析

1、空中三角測量精度

由表1控制點(diǎn)和檢查點(diǎn)的精度表可知,控制點(diǎn)水平中誤差為0.007m,高程中誤差為 0 m,點(diǎn)位中誤差0.007m,檢查點(diǎn)水平中誤差0.038m,高程中誤差0.079m,點(diǎn)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。

圖8.png


2、平面及高程精度

(1)平面精度

平面精度檢查采用RTK外業(yè)實(shí)測特征點(diǎn)和地形圖上的同名點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,具體精度統(tǒng)計(jì)表如表2所示。

圖9.png


如下圖所示,總共22個(gè)平面精度統(tǒng)計(jì)的點(diǎn),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。

圖10.jpg

平面精度統(tǒng)計(jì)折線圖


(2)高程精度

高程精度檢查采用RTK外業(yè)實(shí)測特征點(diǎn)和地形圖上的同名點(diǎn)(可通過實(shí)景三維模型直接獲取)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,具體精度統(tǒng)計(jì)如表3所示。

圖11.png


如下圖所示,總共35個(gè)平面精度統(tǒng)計(jì)的點(diǎn),高程誤差均小于0.1m,最大高程誤差為0.086m,高程中誤差0.034m,滿足1∶500地形圖高程精度要求。

圖12.jpg


五、總結(jié)

本文給出了基于傾斜攝影技術(shù)測繪大比例尺地形圖的技術(shù)路線,并通過具體實(shí)驗(yàn)精度分析,驗(yàn)證了此技術(shù)路線的可行性。同時(shí)借助實(shí)景三維的立體量測、任意視角等優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)房檐改正、地形、地物全內(nèi)業(yè)繪制,避免了傳統(tǒng)地形圖外業(yè)調(diào)繪、補(bǔ)測等工作,為大比例地形圖測繪提供了一個(gè)新的解決方案



以上就是無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用,如果你還有什么不了解的地方,歡迎留言或者在線咨詢,我們會及時(shí)與您聯(lián)系。東英測繪儀器有限公司提供RTK/GPS、全站儀、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、無人機(jī)等測繪儀器的銷售、租賃、檢定、校正、維修等服務(wù),也承接測繪培訓(xùn)與各種內(nèi)外業(yè)工程測量任務(wù),有相關(guān)的需要了解都可以留言或者在線咨詢我們,我們將詳細(xì)為你解答。


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