袁想堂

（甘肅煤田地質局一四六隊，甘肅 平?jīng)?744000）

與傳統(tǒng)地圖測繪方式相比，無人機傾斜攝影能夠解決其作業(yè)效率低、出圖時間長、成本較高的缺點。傳統(tǒng)的測圖方式中，需要外業(yè)工作人員去野外實地作業(yè)，獲取高程點，缺乏安全保障，并且傳統(tǒng)的航空攝影測量進行礦山測量的過程中，又存在著成本高，對野外環(huán)境尤其是天氣條件較為苛刻的要求，作業(yè)周期較長，因此傳統(tǒng)攝影測量也在礦山測量等測繪應用中受了較多限制。

1 傾斜攝影技術概述

與無人機垂直攝影測量不同，傾斜攝影測量時，通常是在同一個飛行器上搭載多個傳感器，從垂直、傾斜等多個不同角度采集所需影像，獲取相對更完整準確的地面物體的相關信息。然后內業(yè)通過對傾斜攝影測量采集到的數(shù)據(jù)進行處理，進一步獲得地表數(shù)據(jù)更多的側面信息，通過數(shù)據(jù)整合，使之成為一個具有地物權方位信息的數(shù)據(jù)，并生成對應的三維模型，以便后續(xù)其他數(shù)據(jù)資料的采集與處理。

無人機垂直攝影測量往往獲得的只是地物的俯視圖像，也因視場角的問題，影像邊緣能獲取一部分地物側面信息，旁向方向上沒有重疊的區(qū)域會受投影差的影響，地物被遮擋的其他部分基本很難獲取相關信息。而傾斜攝影測量的多鏡頭多角度測量，彌補了垂直攝影測量的不足，通過前視、后視、左視、右視四個方向拍攝的地物信息，更多地獲取地物的側面相關信息，因遮擋無法獲取影像的問題也得到了很好的解決。

傾斜攝影測量獲得的影像及模型能夠真實地反映地物的實際情況，彌補了單一正射影像圖在應用中的不足。通過相關配套軟件的適用，傾斜攝影測量也可實現(xiàn)單張影像測量。針對各種三維數(shù)字城市的應用，利用航空攝影大規(guī)模成圖的特點，通過使用傾斜攝影測量獲得的影像及貼紋理的方式，能夠有效地降低三維建模所花費的成本，而且傾斜攝影測量獲得的數(shù)據(jù)量相對較小，其影響數(shù)據(jù)格式能夠使用成熟的技術快速的發(fā)布于網(wǎng)絡，實現(xiàn)多方共享。

2 實例應用

本次實驗數(shù)據(jù)以甘肅省平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)某地農(nóng)房一體化調查野外實測數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過無人機傾斜攝影采集圖像建立模型后，選擇與實測數(shù)據(jù)中成果點相對應的檢測點進行坐標對比，得出實驗結果。

2.1 數(shù)據(jù)采集所用無人機及搭載相機相關參數(shù)

本文中所用實驗數(shù)據(jù)，使用大疆M600 PRO六旋翼無人機搭載紅鵬AP5600微型傾斜相機進行采集。

大疆M600 PRO是全球飛行影像系統(tǒng)的開拓者和領導者深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司于2016年11月上市的一款六軸飛行器，飛行器載重為6kg，最大飛行海拔高度為2500m，在無風環(huán)境下作業(yè)，其最大水平飛行速度可達65km/h，最大俯仰角度為25°，最大上升速度與最大下降速度分別為5m/s和3m/s。大疆M600 Pro全面支持大疆機載軟件開發(fā)套件和移動端軟件開發(fā)套件，為不同行業(yè)應用需求提供豐富接口。預留雙路電源擴展接口，4個CAN口和1個API數(shù)據(jù)接口，可連接高精度D-RTK GNSS或第三方外置設備，定制化滿足專業(yè)需求。

微型傾斜相機AP5600集成了一個垂直和四個傾斜相機，適用于小范圍高分辨率的傾斜攝影測量任務，相機尺寸為230mm×260mm×260mm，重量僅2.5kg，搭載的五個傳感器尺寸為23.2mm×15.4mm。焦距為20mm，側視鏡頭傾斜角為45°，單鏡頭像素為2010萬，測得像元物理尺寸為4.25μm。其采集的影像分辨率最高可達2cm，可滿足1:500航攝規(guī)范要求，采集的影像也可通過建模軟件自動生產(chǎn)高分辨率、高精度的真三維模型。

2.2 數(shù)據(jù)處理軟件簡介

本次數(shù)據(jù)處理主要采用了實景建模軟件ContextCapture（原Smart 3D）、EPS三維測圖系統(tǒng)及南方CASS9.1。

實景建模軟件ContextCapture是Bentley公司于2015年收購的法國公司Acute3D公司的產(chǎn)品，該軟件能夠很好地和Bentley的應用模塊集成，融入到用戶的工作流程中，解決用戶的問題。ContextCapture能夠通過野外飛行采集的數(shù)據(jù)，建立出一個真實的模型。該軟件能夠兼容多種數(shù)據(jù)格式，優(yōu)化的算法使之提供的模型數(shù)據(jù)量只是同類系統(tǒng)軟件大概1/4的數(shù)據(jù)量，不但可以降低對硬件的要求，還可以提高運算效率，是目前較為普遍使用的建模軟件。

EPS三維測圖系統(tǒng)是北京山維科技股份有限公司基于EPS地理信息工作站研發(fā)的自主版權產(chǎn)品，可提供基于DOM（正射影像）、OSGB（實景三維模型）、點云數(shù)據(jù)等二三維采集編輯工具，可實現(xiàn)基于DOM和OSGB數(shù)據(jù)的垂直攝影三維測圖等。系統(tǒng)支持DOM與DEM疊加生成實景三維模型，支持二三維采編建庫一體化，實現(xiàn)信息化與動態(tài)符號化，支持輪廓線自動提取，提供所采地物根據(jù)指定位置快速升降高程信息，成果直接對接不動產(chǎn)測繪、管網(wǎng)測量、常規(guī)測繪、智慧城市等專業(yè)應用解決方案。

2.3 實景三維模型OSGB生成

打開數(shù)據(jù)集群計算引擎ContextCapture Center Engine，保證后續(xù)操作運行計算。

點擊ContextCapture Center Master，進入工程新建界面。

點擊“新工程”，選擇新工程存儲路徑。

在空區(qū)塊中導入影像及POS文件，選擇相應坐標系和與坐標系對應的參數(shù)。

更改相機感應器尺寸，提交第一次空中三角測量。

完成第一次空中三角測量后，檢查數(shù)據(jù)無報錯等問題，導入控制點文件，進行控制點標記，提交空中三角測量（注意：A.在導入控制點前應先根據(jù)數(shù)據(jù)測量地的實際坐標系選擇空間參考坐標系；B.在標記控制點時，應首先選取正視照片，便于判斷控制點在照片上所在位置；C.若Reproj.錯誤的RMS報錯，顯示紅色，調整預測控制點對應紅色光標的位置，再次提交空中三角測量，直到該值控制在誤差范圍內）。

完成上述步驟后，就可根據(jù)計算機配置，更改相應參數(shù)，提交生成所需要的OSGB格式數(shù)據(jù)。

3 結論

無人機傾斜攝影系統(tǒng)拍攝的影像數(shù)據(jù)和POS，通過實景建模軟件生成的三維立體模型能夠較為真實地反映該地區(qū)野外實際情況，通過對模型上相應成果點坐標的采集與實測檢查點對比發(fā)現(xiàn)，采用無人機傾斜攝影測量獲得的成果在平面上的精度相比較于傳統(tǒng)的人工測繪勾畫地形圖等其他礦山測量方式，無人機傾斜攝影測量更能夠在地形復雜、人工不易測量的地方發(fā)揮其優(yōu)勢，傾斜攝影測量也為礦山測量提供了一種新的測繪方法。