M600PRO無人機傾斜攝影1:5000測繪應用方案

    近年來傾斜攝影測量技術由于其具有較好的靈活性，且生產效率高，周期短，成本低等特點，在測繪域廣泛使用。傳統(tǒng)的地形圖測繪對于外業(yè)的要求較高，需要大量的人力、物力和財力的支持，不僅浪費了大量資源而且內業(yè)出圖效率較低。將無人機傾斜攝影測量獲得的三維模型運用到室內，針對三維模型進行內業(yè)地形圖繪制，有著巨大的優(yōu)勢和很好的應用前景。本文以山東科技大學校園為例，運用傾斜攝影測量技術建模，并針對三維模型運用EPS軟件進行地形圖測繪，具有定的實際意義。

簡介：M600PRO無人機傾斜攝影1:5000測繪應用方案

　　傾斜攝影測量技術是目前發(fā)展較為迅速的種新興技術，它不僅能夠真實地反映地物情況，而且使目前高昂的三維城市建模成本大幅降低，大大提高三維城市建模的速度。傾斜攝影技術對于發(fā)展智慧城市有很大的推動力，其提供的系列的地物信息，可以構建三維城市模型，為智能化的管理提供了便利條件。傳統(tǒng)的地形圖測繪常采用站儀和RTK 外業(yè)采集數(shù)據(jù)，程序復雜且工作量大，許多學者針對正射影像圖進行地物和地貌編輯屬性，然而由于正射影像圖是二維平面進行內業(yè)繪圖時人工識別邊界線難度較大，且精度較低，如果能利用正射影像圖與三維模型進行體化操作將大大提高地形圖測繪效率且解決了精度問題。本文以山東科技大學某典型區(qū)域為例，進行攝影測量建模，針對模型內業(yè)進行地形圖測繪，并對建模和地形圖成果進行精度驗證，可滿足1∶500地形圖測繪精度要求。

　　1　測區(qū)概況

　　山東科技大學位于山東省青島市黃島區(qū)，學校占地面積約三千多畝，測區(qū)內環(huán)境復雜，樹木林立，建筑物較多，校園內人工湖、丘陵眾多，高差較大，大達到200多米，此外校園內人流、車流量較大，因此給傳統(tǒng)測圖帶來諸多不便。

　　2　傾斜攝影測量三維建模

　　我國目前大部分的地形測量都是使用傳統(tǒng)的站儀及GPS外業(yè)測量，不僅耗時耗力，效率較低，且成本較高。本文使用ContextCapture建模成果聯(lián)合EPS軟件進行地形圖的勾繪，對其方法及其特點進行研究。

　　2.1　傾斜攝影測量外業(yè)數(shù)據(jù)采集

　　本次主要任務是完成校園的建模工作，外業(yè)數(shù)據(jù)采集擬計劃兩天時間完成，內業(yè)擬計劃三天時間，技術設計參照現(xiàn)行國家標準按照《攝影測量國家規(guī)范》(GB/T50353-2005)執(zhí)行。

　　像控點的測量使用GPS技術，由GPS-RTK采集像控點的三維坐標[5]。無人機傾斜影像采集使用DJI無人機，主要設備有：大疆M600pro無人機架、IPAD個、遙控器個、電池兩組(12塊)、雙魚4.0傾斜相機個(自帶GPS和PPK模塊)、減震云臺個、GNSS臺、基座個、腳架個、卷尺把。雙魚傾斜相機以前中后擺為個周期，來進行六個方向的數(shù)據(jù)采集，以達到六臺相機同時拍照的效果，如圖1所示。

　　圖1　DJI　M600pro無人機搭載傾斜攝影相機

　　外業(yè)數(shù)據(jù)采集流程如下：

　　(1)準備工作：準備工作包括DJ無人機螺旋槳和電池安裝和DJ　GS　Pro軟件連接，參數(shù)設置，以及在已知點架設基站采集靜態(tài)數(shù)據(jù)并量取天線高;

　　(2)起飛：準備工作結束無誤后，開啟相機，點擊軟件起飛觸屏無人機接收到指令開始盤旋爬升，爬升至航高后飛向航線，飛行高度可以根據(jù)項目情況合理選擇，本次飛行高度設置為70m;

　　(3)航線飛行：無人機在爬升至航高后，會根據(jù)地面站的設置沿航線飛行，飛行過程中無人機按飛行計劃可以選擇定時間差拍攝照片;當無人機中途電量不夠時選擇鍵返航，換上新電池后選擇斷點飛行，本次航向重疊率設置為80%和旁向重疊率設置為70%;

　　(4)降落：無人機在飛行完成所有航線后，按照規(guī)定設置到達返航高度，按照飛行計劃在分行點緩慢降落，降落至區(qū)域規(guī)定位置;航拍任務完成后將航拍影像數(shù)據(jù)部導出檢查，主要是檢查航拍任務執(zhí)行情況是否與設置致，檢查POS數(shù)據(jù)和RTK數(shù)據(jù)是否正常以及照片質量是否有曝光過度、模糊不清、抖動等情況出現(xiàn)，若出現(xiàn)上述情況則重新補拍或者重新設置航線飛行，若無質量問題，則可繼續(xù)飛第二架次。外業(yè)采集到的影像如圖2所示。M600PRO無人機傾斜攝影1:5000測繪應用方案

　　圖2　外業(yè)采集到的影像數(shù)據(jù)

　　2.2　三維模型構建

　　三維建模流程如圖3所示。打開Context-Capture軟件，點擊工程，新建工程，編輯工程名稱(工程名稱不能為中文)，選擇工程文件位置。點擊菜單欄區(qū)塊，選擇導入?yún)^(qū)塊，在計算機中找到區(qū)塊文件，導入即可，影像數(shù)據(jù)自動導入進去了。可在概要中看到影像數(shù)據(jù)信息及區(qū)塊信息，區(qū)塊3D視圖效果。

　　圖3　Smart　3D三維建模流程圖

　　選擇控制點，編輯控制點信息，點擊右上角提交空中三角測量，進行參數(shù)設置。定位模式選擇自動垂直，使區(qū)塊垂直方向根據(jù)輸入的影像方向進行調整，區(qū)塊尺度和朝向保持任意。點擊提交，等待計算機進行空三計算。由于數(shù)據(jù)量較大，故繼續(xù)按時間較長，耐心等待。

　　空三計算完畢后，點擊右下角新建重建項目，點擊空間框架，對區(qū)塊進行切塊，由于整個區(qū)塊空間過大，計算機無法滿足要求，所以需要切塊進行重建，并且對區(qū)塊進行收縮，將周邊多余的數(shù)據(jù)去掉，減少模型重建的時間。模型的生產結果可以是很多種格式，根據(jù)不同的需要選擇不同的生產格式，本次建模的需要導入EPS和在Acute3DViewer內實現(xiàn)可視化，因此，本次需要重建兩種格式的成果，分別為.osgb格式和.3mx格式。所以在格式選項里選擇對應的格式進行重建。

　　模型建立過后，在Acute3D Viewer內可查看.3mx格式數(shù)據(jù)效果，在文件位置打開即可(圖4)。

2.3　基于EPS1∶500地形圖測繪

　　打開EPS軟件，新建個工程，將Context-Capture輸出的建模成果導入EPS中需要建立個索引文件。菜單啟動三維測圖子菜單下面的osgb數(shù)據(jù)轉換，通過傾斜攝影的data文件目錄(瓦片數(shù)據(jù))與metadata.xml文件生成DSM實景表面模型。轉換后，會在data文件內生成個DSM 文件，然后加載本地傾斜模型，選擇.data文件里的DSM 文件并打開。

　　模型加載后，在三維界面內對地物進行編輯。先勾畫房屋，在工具欄居民地選擇建成房屋，由于不是普通房屋，所以使用墻面提取畫法