无人机实景三维建模在地形图更新测绘中的实践

无人机实景三维建模在地形图更新测绘中的实践

石茂平

赤峰宏图规划设计院有限公司 内蒙古 赤峰 024000

摘要：无人机实景三维建模在地形图更新测绘中的实践应用逐步广泛，本文主要结合某测区概况分析技术应用要点。基于技术准备工作，提高后期技术实施的效率与质量。技术实施后，采取精度评估确定测量精度，该测区精度结果均达到标准，可作为技术应用参考。

关键词：无人机；实景三维建模；地形图更新测绘

引言：

无人机实景三维建模可真实反映地物位置等信息，为工作人员提供可靠的数据基础，增强测绘精准度。模型在地形图更新测绘中，通过构建裸眼三维测图，直观化展示地形图相关信息，整体操作简单方便，有利于提高测绘效率。基于此，探究无人机实景三维建模在地形图更新测绘中的实践应用，以期拓宽技术应用面，充分发挥技术优势提升国内地形图更新测绘质量。

1 测区概况

以某测区为例，分析如何在地形图更新测绘中应用无人机实景三维建模技术。该测区东西长共96.80km，南北长共94.40km，总面积为4427km2。测区位于某县城镇开发边界，拟定利用无人机实景三维建模技术完成区域的地形图更新测绘作业，明确区域存在的安全隐患，制定更加科学的防控措施，提高区域居民居住安全性。

2 技术准备

2.1 现场踏勘

无人机实景三维建模技术应用前，工作人员在现场进行踏勘，为后期工作提供可靠的数据基础，确保像控点布设合理，无人机航线设置可行。踏勘时，先找出测区内部较为开阔地带，将地带作为主要的像控点布设区域和无人机起降基地。之后全面排查现场存在的安全隐患，如高楼、山地等，便于提高无人机航线设计质量，及时规避阻碍物保障设备稳定运行。及时记录地势起伏情况、建筑物密度、建筑物高度、周边树木情况等，将信息作为航摄参数调整参考，增强无人机航飞可靠性。

2.2 测量与布设

2.2.1 测量作业

测量作业时，按照相关航空摄影测量外业规范提高测量质量。利用CORS站的网络RTK测量方法，设定不同参数。像控点测量设计参数如下：（1）中央子午线经度：120°；（2）平面坐标系统：2000国家大地坐标系；（3）分带：3°；

（4）高程基准：661985国家高程基准。

2.2.2 布设

测区像控点布设以加密分区为单位，保障空中三角精度。经统计，共在现场布设635个测点。绘制“L”型油漆标志布点，选择不易遭到破坏、平整、视野不受阻碍的区域布设像控点。遇到区域条件复杂的问题，则可放置像控标靶代替像控点，或者增加布设点数量，保障测点布设科学可靠。

各个分区角点处，均布设有像控点，控制各个分区的布设点间距为200m，均匀布设提高测量准确度。像控点布设期间，山地、田野等开阔地带，则控制不同测点间距为300m。本次项目的像控点为平高控制点，当既有控制点与设计要求一致时，则可将不同平高控制点合为一个点。至地形呈不规则状态的区域，则采取增加像控点布设的方式，主要在凹角点和凸角点布设测点。对于细长条带状区域，则需要在两侧均匀布设。每个像控点处，平滑采集10次，计算平均值后统计分析区块像控点以及检查点的高程等重要数据，确定像控点布设是否合理。采取内业与外业检查方法，控制测距允许误差在±1.5cm；边长较差的相对误差≤1/14000；测角允许误差在±5″；角度较差极差为14″；坐标较差中误差为±5cm。

3 技术实施

3.1 无人机航拍作业

航拍时，由于测区内部包含高楼、房屋密集区、高海拔、田野，不同区域的无人机型号及其航飞参数见表2。无人机航拍作业时，通过航线外扩增强测区边缘位置、中心位置的观测量。不同区域选用不同类型的无人机，并设置不同航拍参数，获取真实影像等信息。测区区域无人机航飞参数设计如下：（1）高楼区。采用华科尔R500 RTK无人机，设计100m为相对行高；75%为旁向重叠度；83%为航向重叠度；0.011m为影像地面分辨率。（2）房屋密集村落。采用华科尔R500 RTK型号，设计100m为相对行高；72%为旁向重叠度；80%为航向重叠度；0.011m为影像地面分辨率。（3）高海拔区域。采用大疆M300RTK无人机，设计150m为相对行高；70%为旁向重叠度；80%为航向重叠度；0.016m为影像地面分辨率；（4）田野区域。采用大疆M600pro无人机，设计150m为相对行高；70%为旁向重叠度；75%为航向重叠度；0.016m为影像地面分辨率。提前设置航拍线路，保证航拍像片的可参考性。

3.2 空中三角测量

利用Context Capture软件整理测区航摄影像与数据，主要航摄像片分为类：第一类为无人机具体航摄时间；第二类为航摄一镜头编号编码；第三类为不同镜头像片的流水号。导出POS数据，全面检查数据信息，筛选高质量航摄像片，删除模糊不清的像片。整理后，确定信息与影像一致，避免出现误配等现象影响后期测量判断。测区区块边界为航摄分区边界，借助软件分区块完成独立空三加密，之后再合并为一个区块。在分区块中添加航摄影像与POS数据信息后，及时提交第一次空中三角测量数据，结合计算机视觉匹配技术，快速匹配不同像片的同名像点，将各个像片的相对位置恢复后，确保摄影瞬间像片实际空间位置与姿态满足测量要求，实现相对定向提升成像精度。接着在像片中找出像控点位置，在各个像控点中刺点后挑选像片判刺。提交第二次空中三角测量数据，确定空三精度后完成绝对定向。其中，空三精度需要采取质量检测，如最终检测结果显示标识为绿色，则代表精度良好；如标识为黄色，则代表精度存在误差，需要工作人员对刺点进行检查，调整后可建模生产；如标识为红色，则代表精度结果误差大，需要及时更换像控点，重新判刺后再次提交空三数据进行质量检测。

3.3 构建三维模型

构建三维模型之前，设置模型空间框架，选择与像控点相同的坐标系统以提升模型构建精度。采用切块建模方式，规则切块后提升模型拼接质量。项目设计切块瓦片规格为50m×50m。建立平面格网切块后，第一时间提交项目内容，选择OSBG格式制作裸眼三维测图。之后借助EPS（Engineering Profile System电子平板测图系统）软件绘制测图，转换数据格式后，将1:500地形图的三维模型加载至三维显示窗口，采集要素信息后进行精准绘制。获取房屋密集区信息时，基于墙面采集数据信息。先在第一个墙面采集两个测点信息，之后采集其他墙面测点，各采集一个。利用自动拟合功能，构建房屋基本轮廓和立体白模。由于信息采集为墙面信息，后期无需改正房檐。通过三维模型可直接获取房屋结构、房屋密度等真实信息，促使测量工作效率与质量进一步提升。

3.4 测量精度检测

按照地物精度标准，对照现场不同地物测量准确度。一类地物点位允许误差在±5.0cm，间距误差为5.0cm；二类地物点位允许误差在±7.5cm，间距误差为7.5cm；三类地物点位允许误差在±25.0cm，间距误差为25.0cm。测区一类地物点位误差为±3.1cm，间距误差为±3.4cm；二类地物误差为±4.7cm，间距误差为±5.2cm；三类地物误差为±6.8cm，间距误差为±7.4cm。数据可见，均达到精度标准。

4 结语

通过研究无人机实景三维建模在地形图更新测绘中的实践，发现技术具有高应用价值。配合科学的前期准备工作，合理布设像控点，可为后期无人机航拍提供可靠的技术基础，进而增强航拍精度。利用Context Capture软件、EPS软件构建三维模型，减轻内业与外业调查负担，提高测量精度质量。未来，仍应不断更新技术内容，充分发挥无人机实景三维建模在地形图更新测绘中的实践价值，为相关项目提供可靠的测量数据，强化人员决策能力。

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