【《无人机倾斜摄影测量数据获取及三维建模的案例分析》2600字】

无人机倾斜摄影测量数据获取及三维建模的案例分析1.1测区概况本文以广西上林县某农村房地一体化测量项目为例，选取该村为研究区域，测区面积大约为0.4km2,该村地形以平原为主，地势平坦。研究区域内主要地物为房屋、农田、乡村道路、水塘、果园等，其中房屋多数为砖混房，且房屋的排列较为整齐，测区内无高大的建筑物，在一定程度上保证了无人机航拍的安全性。1.2实验设计为了保证能达到房地一体化测量精度的要求，结合测区的实际情况，本次实验的航高设置为120m，地面分辨率为1.9cm；同时，为了保证测区内的密集房屋能够被拍摄到，并且确保后期建模的质量，本次航向重叠度设置为80%，旁向重叠度设置为75%。本次实验选择在晴朗的天气条件下进行航摄，航摄时测区风速很小，确保了无人机采集数据时没有很大的震动，保障了POS数据的可靠性。本次实验共飞行了两个架次，共采集到2360张无人机影像，经过检查，影像数据清晰，无扭曲现象，POS数据与照片数据都能一一对应，确保了外业数据的可靠性。1.3外业数据采集1.1.1无人机影像数据获取本次研究所用到的仪器有大疆M600无人机、SONY-A7RII五镜头倾斜相机、海星达RTK测量设备。大疆M600无人机在设计时采用的是模块化设计，这种设计能够进一步提高无人机的飞行性能[17]。选择测区空旷的地方放置好无人机，安装好智能飞行电池、螺旋桨叶，连接并调整好天线，在电脑上对本次实验的无人机飞行进行航线规划。在飞行前还需要进行一次飞机和其他设备的检查，主要检查螺旋桨叶安装是否正确、相机的镜头盖是否拆下、SD卡是否装入相机等，待检查结束发现无误后，便可以进行外业无人机影像数据采集的工作。1.1.2像控点的布设与测量像控点的布设方式、布设数量、测量的准确度都会影响到三维实景模型建模的质量以及内业数据采集的精度，因此可以提前在奥维地图上对测区进行了解，在奥维地图上做好像控点布设数量、布设方案的工作。像控点应该布设在空旷，容易辨别、特征明显并尽可能利于内业刺点的特征位置[18]，比如马路的交叉口、道路的斑马线、空旷的运动场地等，其中每个像控点的布设间距应该在100-150m之间[19]。像控点在布设时可以采用“+”或者“L”的方式，但是需要注意的是，为了方便后期刺点的工作，“L”的量测应该测量其内角位置。在水泥地或者其他硬质地物上做像控点时，可以选择喷油漆的方式或者贴红色胶布来做像控点标志；在土质疏松的地方可以放置像控板或者腻子粉的方式做像控标志，本文结合实际的生产经验，列举出以下几种像控点布设标志方式，如图3所示；图3像控点的几种布设标志方式为了保证本次测量的精度要求，并且结合测区的实际情况，本次研究共采集了14个像控点。本文研究的区域呈现长方形，测区内房子较多，有多条水泥道路穿过测区，因此本文的像控点大多是沿着测区的道路进行布设，其余的像控点则布设在具备足够空旷区域的位置上，本文像控点的布设位置如图4红色方形位置所示。本次实验像控点的测量是连接广西CORS站进行测量的，在利用RTK对像控点进行测量时，为了保证测量的精度，应该选择在良好的天气条件下，并选择合适时间段进行像控点坐标数据的采集。在测量时，要注意气泡的位置，使其居中，并且要时刻注意接收到的卫星数目，只有接收到合适的卫星颗数时，才能进行测量，并且保证每个像控点的平面精度优于±3cm,为了减少偶然误差所带来的影响，保证数据的准确性，需要对同一个像控点进行多次数据采集，取其平均值。需要注意的是，像控点测量结束后，为了方便后期内业的工作，需要对像控点的位置进行拍照保存，标上对应的像控点点号。图4测区控制点布设示意图1.4数据处理与三维实景建模1.4.1数据预处理在无人机采集影像数据结束后，将SD卡中的影像数据导出到电脑，检查拍摄到的无人机影像数据是否存在扭曲、拉花、有大面积阴影的现象，若是存在这些现象，则需要再次采集测区的影像数据，保证外业获取到高质量的影像数据。POS数据对于无人机倾斜测量是十分重要的，在航拍结束后将SD卡中的机载数据导出到中海达航测后处理软件进行POS数据的解算，获取高精度的POS数据[20,21]。对于5镜头的POS数据，要严格检查解算后的POS数据，检查POS数据是否完整、检查POS数据是否跟相片对应，还需要对原始POS数据进行整理，在整理时要删掉对地拍摄时的照片，同时也要删掉对应相片的POS数据，使POS数据和相片能够一一对应。将采集到的像控点坐标数据导出到电脑，对像控点坐标数据进行整理，然后保存为Smart3D软件要求的文件格式。1.4.2空中三角测量打开Smart3D软件，在Smart3D软件建立新工程时，要严格按照软件使用的规范进行，其中注意工程名称不能含有中文名字和其他特殊的字符，接着选择工程保存的路径，然后将经过预处理的影像数据导入Smart3D软件中，并将相机的属性信息（相机焦距、传感器尺寸）、将整理好的POS数据导入建模软件中、像控点数据的导入可以选择以文件的形式进行添加，也可以选择用手动输入的方式进行添加，数据导入完成后，可以开始进行模型的制作。空中三角测量是三维实景建模中及其重要的一步，空三精度会直接影响到后期三维实景模型建模的质量。Smart3D软件具有自动的空中三角测量解算的优势，只需将预处理好的数据导入Smart3D软件中后，设置好相应参数后便可以开始空三加密的解算。若是发现空三解算失败，需要回去检查POS数据是否有缺失、POS数据和影像数据的格式是否正确、POS数据与影像名称是否一一对应、相机焦距、传感器尺寸是否添加成功，检查结束后，再次进行空三处理。1.4.3三维实景建模像控点的刺点精度与后期三维实景模型的建模质量密切相关，因此要注意像控点刺点精度以及空三精度的报告检查，确保都能够达到规范的精度要求，然后再进行建模的工作。在进行像控点刺点工作时，应选择影像清晰且像控点在像片相对中心位置的相片来进行刺点。若是像控点处于影像边缘位置，不建议刺点，每个控制点找到相关联的8～12张的相片进行刺点，为了得到高质量的模型，要确保像控点的刺点误差≤一个像元[22]。刺点工作结束后，再次提交空中三角测量，并检查空三的精度，若空三精度合格，便可以进行模型的制作。为了更好的利用计算机资源，节省建模时间，可以根据项目的需要，选择模型尺寸的大小，对瓦片进行分割，本文选择的分割尺寸为45m，共得到113个Tile。在选择模型输出格式时，可以选择OSGB、S3