于澎

（遼寧省地理信息院，遼寧 沈陽 110034）

摘要：本文闡述了多旋翼無人機搭載傾斜攝影平臺獲取影像數(shù)據(jù)配合高精度的后差分系統(tǒng)和少量的像控點，使用Smart3D軟件進行三維建模，并將模型數(shù)據(jù)導入TE Pro軟件對模型的精度進行分析。同時通過實驗驗證了該工藝制作的三維模型紋理清晰，空間位置精度能夠滿足1：500地形圖的相關要求，為智慧城市建設三維模型制作提供可靠的解決方案。

關鍵詞：無人機傾斜攝影、后差分、Smart3D

1 引言：本文結合實際生產(chǎn)任務，利用無人機傾斜攝影后差分技術進行影像獲取、建立模型、精度分析等。通過實驗總結出無人機傾斜攝影后差分技術可提高POS精度應用于制作三維模型其精度能夠滿足1：500地形圖精度要求，為后續(xù)數(shù)據(jù)開應用提供技術的支持。

2 無人機傾斜攝影系統(tǒng)及三維建模平臺

本實驗區(qū)采用廣州紅鵬公司的微型無人機，該機具有飛行可靠性高、起飛和著陸場地要求低、操作使用簡單、影像分辨率高等特點。相機由5個CCD集成可在同一時間獲取不同方向的影像數(shù)據(jù)，系統(tǒng)搭載的后差分模塊可以在作業(yè)時記錄飛機的飛行軌跡在配合地面基站聯(lián)合解算得出高精度POS數(shù)據(jù)，為三維建模的精度提供有力保障。實驗區(qū)域采用Smart3D軟件進行三維建模，該軟件是基于圖形運算單元GPU的快速三維場景運算軟件，整個過程無需人工干預就可以從簡單連續(xù)影像中生成最逼真的實景真三維場景模型。后期精度統(tǒng)計使用Skyline公司的TE Pro軟件進行數(shù)據(jù)分析等。

3實驗區(qū)概述

本攝區(qū)位于遼寧省鐵嶺市昌圖縣，測區(qū)面積約0.7km?，區(qū)域內(nèi)地勢平坦，高差起伏小，平均海拔96米。

4實驗方案

4.1實驗流程。本次實驗總體技術流程分為傾斜攝影數(shù)據(jù)獲取、三維建模、三維模型分析三個部分，流程如圖所示。

4.2 航線設計。本實驗區(qū)利用DJI進行航線設計，并考慮聚合物鋰電池的續(xù)航能力，確定每架次飛行時間在15分鐘左右。共設計飛行6個架次，航高100米，地面分辨率為0.03米，航向及旁向重疊均大于75%，每架次左右連接處間隔大于半條基線，上下連接處重疊大于30米。

4.3航攝輔助系統(tǒng)。本次航攝采用后差分技術，并配套使用GGPos GNSS動態(tài)后處理軟件，在本攝區(qū)內(nèi)選用全省聯(lián)測B、C級點作為地面基站。結合無人機搭載后差分接收機AGS 200，可實現(xiàn)厘米級動態(tài)差分定位。

4.4像控點選點測量。利用省級CORS站配合GPSRTK技術對像控點進行施測。三次平滑求平均數(shù)采集記錄數(shù)據(jù)。平面坐標系統(tǒng)采用國家2000直角坐標系，高程采用黃海1985高程基準。

4.5三維模型。實驗區(qū)域采用Smart3D軟件進行模型空三加密及三維建模，整個建模過程人工干預量少可快速自動進行幾何處理、多視匹配、三角網(wǎng)構建、自動賦紋理等。

1、數(shù)據(jù)下載、解算POS。影像獲取完成后分別下載保存五個角度影像數(shù)據(jù)、差分模塊所獲取的軌道參數(shù)信息、地面基站數(shù)據(jù)等，在通過GGPos動態(tài)后處理軟件聯(lián)合解算求出高精度軌道坐標值。

2、數(shù)據(jù)資料整理。數(shù)據(jù)下載完成后，我們對獲取的測區(qū)影像和POS進行質量檢查并統(tǒng)一編號。分析測區(qū)概況、建筑物高差信息、河流信息、航攝信息、數(shù)據(jù)量、磁盤空間、分區(qū)等情況，并整理模型區(qū)域的控制點、檢查點等。

3、設定初始參數(shù)、建立工程。根據(jù)影像信息，設置相機參數(shù)、主距以及相片的坐標信息等。建立工程設置參數(shù)并導入影像和POS數(shù)據(jù)。

4、空三加密初始化。根據(jù)導入的影像數(shù)據(jù)和POS信息對傾斜攝影數(shù)據(jù)先進行簡單的空三計算得到相片之間的位置關系，此操作方便后續(xù)導入像控點。

5、像控點選刺、定義坐標系統(tǒng)。通過簡單的空三計算我們得出三維模型概略的空間位置關系，然后導入像控點進行選刺點。選擇像控點時每個架次連接處選取相應的像控點以及在測區(qū)轉角處選取，其它地區(qū)均勻分布。本攝區(qū)共選取25個像制點作為空三定向點。

6、空三加密。像控點選刺完畢，提交空三進行計算，軟件根據(jù)影像的特征及POS數(shù)據(jù)信息提取匹配點，并且按照像控點的坐標位置進行絕對定向，從而得到三維模型空間地理坐標。通過空三報告可以看出像控點和影像匹配的模型點中誤差分別為0.28PX（像素）和0.72PX（像素），其空三滿足1：500圖規(guī)范要求。

7、框定三維模型建模范圍。根據(jù)成圖的范圍外擴30米做為生成模型的實際范圍。

8、點云提取和建模。設定模型生成高程范圍盡量貼近但大于實際范圍，跟據(jù)空三加密信息成果自動提取點云并建模（點云構造三角網(wǎng)、生成白模、貼復紋理）。

9、模型打包輸出。設定輸出坐標系CGCS2000，高斯投影3度分帶中央經(jīng)線123度，85高程基準將生成的模型輸出成通用的osgb格式。

4.6精度檢測。本實驗區(qū)域應用真實三維場景進行精度統(tǒng)計，采用Skyline公司生產(chǎn)的TE Pro軟件進行精度統(tǒng)計其平面點檢測45個中誤差為0.074米，高程點52個中誤差為0.09。精度統(tǒng)計如表：

結論：本文闡述了無人機傾斜攝影利用后差分技術進行三維建模的案例，完成了鐵嶺市昌圖縣0.7平方公里的三維建模任務。通過實驗表明該技術制作出的三維模型空間位置精度滿足城市1：500地形圖的精度要求，可以應用于小范圍地形圖測量以及三維模型地形修測。

參考文獻

[1]曲林，馮洋，支玲美，高文慧 基于無人機傾斜攝影數(shù)據(jù)的實景三維建模研究 測繪與空間地理信息， 2015（3）：38-39