城市基础测绘中无人机倾斜摄影测量技术的应用
杨冰源 杨艳芳
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杨冰源 杨艳芳,. 城市基础测绘中无人机倾斜摄影测量技术的应用[J]. 测绘科学与技术,2021.10. DOI:10.12721/ccn.2021.157081.
摘要: 无人机倾斜摄影是目前比较先进的影像采集方式,正逐渐在各行各业中应用。其中较为复杂的是无人机倾斜摄影测量技术,无论是相机镜头参数、地面分辨率、航拍参数,以及影像得到后的模型构建和数据采集,都必须按照相关的标准进行。尤其是在城市基础测绘中的应用,更必须具备极高的技术含量和操作能力。此次研究主要是探讨分析无人机倾斜摄影测量在城市基础测绘中的实践应用,希望能够为城市测绘提供技术保障。
关键词: 城市基础测绘;无人机;倾斜摄影;有效应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157081
基金资助:

引言

随着各大中城市大比例尺地形图数据库建设的完成,现势性的大比例尺地形图数据成为城市建设需求的关键。“十三五”期间,地理信息与地图制图方面,突破了基于倾斜影像的三维城市模型自动提取技术,提高了三维城市建模和可视化效率。为满足地区规划与发展的需求,采用了倾斜摄影测量的方法,在不到一年半的时间内完成了9个城市近200km2范围内的1:500地形图4146幅的测绘任务及三维城市建模工作,并在极短的时间内,对成图的精度进行了检查,并组织了专家论证,结果完全符合国家相关规范要求。

1 无人机倾斜摄影测量技术优势
无人机倾斜摄影测量技术通过5个角度对地面情况进行拍摄,获得三维数据可以真实的反映地物的本来面貌,客观地再现了地物的外观、结构以及高度等属性,弥补了传统遥感技术的测量不足,使倾斜摄影测量技术应用更为广泛。具体优势如下。(1)突破了传统航测单相机只能从垂直角度拍摄获取正射影像的局限,通过在同一飞行平台上搭载多台影像传感器,同时从垂直、倾斜多个不同角度采集带有空间信息的真实影像,以获取更加全面的地物纹理细节,更加真实地反映地物的实际情况,并可以利用提取及贴纹理的方式,降低三维建模的成本。(2)倾斜摄影测量技术是通过借助无人机进行数据测量和影像拍摄的,是一种全自动的模式,通过实践表明,人工1~2a的人工建模,利用倾斜摄影测量技术进行三维建模只需要3~5个月,大大提高了效率,缩短了时间。(3)节约人力、效率高,能极大地缩短测绘外业的协同工作,解决了由于天气等外因造成的工作延误,把原本大量的外业工作转变成内业工作,极大地缩短了测量人员的劳动时间,降低了外业劳动强度。(4)倾斜影像能为用户提供丰富的地理信息产品,实现二三维的数据叠加和展示,可以输出DSM、DOM、DLG等的数据成果。为相关地籍管理信息系统提供辅助决策分析。   

2无人机倾斜摄影测量技术在城市基础测绘中的应用
2.1城市地址选择的应用
教育、医疗是城市建设的基础,地址的选择需要测绘技术的数据支持,对于不同场景和环境,同样需要依靠测绘技术进行地址的确定。比如,学校的地址选择需要在相对比较安静的城市环境中,并且还应针对交通因素和基础设施因素进行综合考虑;大型超市需要选择在交通环境丰富、人流总量较大并且固定居民较多的环境;医院地址则需要选择在交通便利、四通八达的地段,基础结构和设施需要运用测绘技术进行地址的选择,确保各个设施的基本条件得以满足。同时使用测绘技术将城市产生的信息数据进行叠加收集和分析,最终得出最适合的地址以供选择,促使城市的区域分布和划分更加合理、科学。除此之外,城市的基本建筑进行工程建造之前,需要使用测绘技术针对城市地质和地势结构进行相关测量,并且根据收集的数据,针对建设地区的土地结构和数据进行详细的分析,以此确定该地区是否符合工程建设的基本要求,确保房屋建设机构的稳定性,保证居民居住的安全性,促使城市结构发展和区域划分更加科学、合理。
2.2不动产测绘中的应用
无人机倾斜摄影测量技术应用的领域较广,其中不动产测绘是无人机倾斜摄影测量技术经常使用的领域。在不动产测绘中,很多的宗地出于多种原因不能进入测绘,或者只有协商后才可进入完成测绘作业,这期间不免会耽误很多的时间,不利于保证测量效果,难以提高测绘工作效率。但采用无人机倾斜摄影测量技术可有效解决上述问题,尤其是乡镇区域、低矮建筑物及村庄等非常适合采用无人机倾斜摄影测量技术进行不动产测绘工作。

2.3无人机倾斜摄影测量技术在建筑物提取精度中的应用
只有保证了数据检索能力,才能保证建筑物的提取精度。因此,数据检索能力在建筑物精度提取中发挥着重要作用。利用无人机倾斜摄影测量技术可以对建筑物进行碎步采集,并且可以将栅格数据显示出来。需要注意的是,应当将数据进行分类,不同的数据拥有不同的级别,依照级别设置缓存和索引。与此同时,技术人员在提升数据检索能力的过程中还可以通过利用DEM分别对图像进行逐像元投影改正、镶嵌、图幅裁剪,最终能够一次生成数字正射影像数据集并且进行数据的提取工作。
2.4国土执法中的应用
在国土执法中,通过空三、航飞及建模等方式可得出执法区域内的三维实景模型。随后借助无人机倾斜摄影测量技术定期对执法区域进行航测,可得到即时的实景模型。在多期实景模型的比较中,可分析出不同模型之间的差异,之后国土执法人员可前往航测区域展开实地调查,确定有无违章建筑和违法营地情况。无人机倾斜摄影测量技术在国土执法中的应用可明显提升执法效率,能及时发现问题并加以处理。
2.5无人机倾斜摄影测量在城市管理中的应用
利用无人机倾斜摄影测量技术可以快速建立城市的三位实体模型,对于城市的建设与管理具有十分重要的意义。无人机倾斜摄影测量可以对城市进行实时航拍,及时更新测量数据,城市管理者通过这些数据可以制定出更科学的城市管理方案。

2.6城市轨道交通应用
(1)多源数据集成。融合 BIM+GIS 技术,以三维实景模型为数据基础,集成车站及轨道 BIM 设计模型、三维地质模型、地下管线模型等,打造精准直观的设计和施工环境,确保工程地上地下环境的全面掌控。辅助项目进行工程全局展示、工程筹划、工程进度巡视、指导施工等。同时将属性、业务等信息与场景模型关联,展示实时数据,辅助决策及成果汇报;在可视化场景下可进行工程指挥调度,减少重复性工作,节约人力,提高工作效率。(2)空间分析。以集成倾斜摄影模型、BIM 设计模型、三维地质模型、三维管线模型等数据的场景为基础,融合规划设计相关人员比较关心的日照分析、天际线分析等功能,辅助方案的优化选择,比选讨论等,天际线分析:以实景模型中的某一点为中心,向四周环顾,查看天地相交的轮廓线,进而实现对规划的整体把握。可视域分析:选定三维场景中的某一点作为视点位置,分析视线能到达的范围,以不同颜色区分显示可视、不可视分析结果,从而方便分析某处的视域范围。限高分析:给定限高数值,通过实景场景查看该地区内建筑的高度情况,对于超出限高的建筑物进行直观化、可视化。用地红线分析:叠加相应的用地红线、土地利用类型等图层,分析超出用地红线部分的数据,方便规划人员直观地观察到存在于用地红线内部影响城市轨道交通设计施工的建构筑物。(3)方案比选。规划方案设计的重点是与周边环境的和谐共生。在倾斜摄影模型的衬托下,规划设计人员能将规划设计的多种方案加载至集成场景中,进行多角度、多方位观察、比较各个规划设计方案及其对城市景观和周围建筑的影响,同时结合不同方案的规划指标,给出各个规划方案的合理性判断,方便规划设计人员进行有效分析、应用和判断。
3 结语
综上所述,随着计算机处理能力的不断提高,倾斜摄影测量成果在城市建设中的应用会越来越多,也必将为城市建设提供更加直观、高效的三维分析能力,为城市建设工作从二维向三维的转变带来革命性的创新。
参考文献:
[1]王果,肖海红,张迪,等.基于无人机倾斜摄影的农村宅基地测量方法研究[J].矿山测量,2017,45(2):10-13.
[2]卢加华,刘健,田滔,等.无人机倾斜摄影测量技术在农村房地一体中的应用[J].地矿测绘,2020,36(1):44-47.

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