1.項(xiàng)目概述
1.1項(xiàng)目背景
應(yīng)某單位要求，獲取測(cè)區(qū)房屋1：500全要素地形地籍圖，并采集房屋立面圖。利用智航SF700A旋翼無(wú)人平臺(tái)搭載T53P傾斜相機(jī)，進(jìn)行農(nóng)房?jī)A斜攝影測(cè)量，獲取高精度三維實(shí)景模型數(shù)據(jù)。基于三維實(shí)景模型采集地物屬性信息和空間要素信息，生成測(cè)區(qū)范圍的數(shù)字線劃圖及立面圖。
1.2測(cè)區(qū)基本情況
1.3成果要求
最終生成的成果包括傾斜三維模型、地形地籍圖、房屋立面圖、立面圖計(jì)量統(tǒng)計(jì)表。
2.技術(shù)路線
針對(duì)實(shí)際測(cè)區(qū)情況，以高精度得成果要求為標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目基于智航SF700A旋翼無(wú)人平臺(tái)搭載T53P傾斜相機(jī)，借助相配套的南方航測(cè)數(shù)據(jù)處理軟件體系，設(shè)計(jì)總體技術(shù)路線如下圖所示：
圖1：技術(shù)路線
（1）像控點(diǎn)布設(shè)。為滿(mǎn)足項(xiàng)目中多個(gè)環(huán)節(jié)得處理及檢查要求，需要在測(cè)區(qū)內(nèi)選取和實(shí)測(cè)一定數(shù)量的像控點(diǎn)。
（2）航測(cè)影像數(shù)據(jù)獲取。利用旋翼無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)，搭載五鏡頭設(shè)備，進(jìn)行航測(cè)影像數(shù)據(jù)獲取。
（3）照片數(shù)據(jù)預(yù)處理。無(wú)人機(jī)外業(yè)作業(yè)完成后，需要對(duì)差分?jǐn)?shù)據(jù)和照片進(jìn)行整理，包括POS和照片分組對(duì)齊、相片重命名等操作。
（4）影像空三。航測(cè)影像數(shù)據(jù)預(yù)處理完成后，依據(jù)影像POS信息、控制點(diǎn)信息，進(jìn)行空中三角測(cè)量。
（5）成果數(shù)據(jù)生產(chǎn)。測(cè)區(qū)三維實(shí)景模型、數(shù)字表面模型生產(chǎn)是傾斜攝影技術(shù)中心時(shí)間最長(zhǎng)的環(huán)節(jié)。借助專(zhuān)業(yè)軟件，生成高精度三維實(shí)景模型。
（6）數(shù)字線劃圖及立面圖生產(chǎn)。在三維數(shù)據(jù)采集軟件中（南方三維測(cè)圖軟件uFeature3d），基于三維實(shí)景模型采集地物屬性信息和空間要素信息，生成數(shù)字線劃圖及立面圖。
3.方案實(shí)施
3.1像控點(diǎn)布設(shè)采集
借助南方航次一體化處理軟件，提前規(guī)劃好像控點(diǎn)，將規(guī)劃好的像控分布通過(guò)云端服務(wù)器上傳至云端服務(wù)器，為實(shí)際像控采集提供依據(jù)。
圖2：像控點(diǎn)規(guī)劃
通過(guò)southuav2.0軟件，連接云端服務(wù)器，下載規(guī)劃好的像控分布圖，在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)采集像控。
圖3：像控點(diǎn)采集
3.2 無(wú)人機(jī)外業(yè)數(shù)據(jù)采集
項(xiàng)目實(shí)施采用智航SF700A作為無(wú)人機(jī)飛行作業(yè)的平臺(tái)，智航SF700A是目前市面上最為小巧得工業(yè)級(jí)智能無(wú)人機(jī)航空測(cè)量系統(tǒng)之一。具有上手塊、精度高、航程長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。具備仿地飛行、PPK定位、毫米波雷達(dá)避障、下視激光雷達(dá)測(cè)距等功能配置。
圖4：智航SF700A無(wú)人機(jī)
南方無(wú)人機(jī)T53P傾斜相機(jī)，是一款具備增穩(wěn)得小巧云臺(tái)，能夠提高正射影像采集的精度與效率。T53P傾斜5鏡頭相機(jī)具有全自動(dòng)修復(fù)，總像素1.2個(gè)億，完全滿(mǎn)足此次項(xiàng)目精度要求。
圖5：T53P傾斜相機(jī)
智航SF700A搭載T53P傾斜相機(jī)進(jìn)行航空影像采集。為滿(mǎn)足成果精度要求，航線設(shè)計(jì)時(shí)采用了較高得數(shù)據(jù)采樣率。傾斜攝影作業(yè)得飛行高度為96米，80%和70%得航向和旁向重疊度，1.5cm/像素。在天氣及空域條件滿(mǎn)足時(shí)，項(xiàng)目組實(shí)施飛行作業(yè)。項(xiàng)目組使用了中國(guó)移動(dòng)CORS系統(tǒng)，通過(guò)試用實(shí)時(shí)RTK和后差分PPK結(jié)合得方式，獲取高精度POS信息，為影像空三及建模提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)。
圖6：航線規(guī)劃
3.3照片數(shù)據(jù)預(yù)整理
無(wú)人機(jī)外業(yè)作業(yè)完成后，需要對(duì)差分?jǐn)?shù)據(jù)和照片進(jìn)行整理。基于南方航測(cè)一體化處理軟件SouthUAV 2.0，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)差分解析、后差分?jǐn)?shù)據(jù)處理、POS和照片分組對(duì)齊、相片重命名等操作。
南方航測(cè)一體化處理軟件，通過(guò)設(shè)備連接功能，直接從鏡頭讀取影像數(shù)據(jù)，也支持從磁盤(pán)內(nèi)讀取照片數(shù)據(jù)，處理完成后將數(shù)據(jù)組織下載到指定位置，支持多線程同時(shí)下載5鏡頭數(shù)據(jù)，并且提供兩種數(shù)據(jù)下載方式。支持自動(dòng)對(duì)齊架次照片分組，自動(dòng)識(shí)別地面點(diǎn)及廢片，一鍵清除地面點(diǎn)和多有鏡頭的廢片，也支持處理丟片、丟點(diǎn)等情況，提供插值和標(biāo)記跳片工具，全方位處理所有數(shù)據(jù)異常情況。
圖7：照片精簡(jiǎn)
3.4影像空三
影像空三平差是傾斜攝影技術(shù)中的關(guān)鍵步驟，影響到三維實(shí)景模型的精度。項(xiàng)目組使用ContextCapture軟件完成影像空三處理。在處理過(guò)程中，刺點(diǎn)原則為:每個(gè)像控點(diǎn)刺點(diǎn)數(shù)量不能小于18張，每個(gè)像控點(diǎn)每個(gè)鏡頭的刺點(diǎn)數(shù)量不少于3張，且每個(gè)鏡頭不能在同一條航線上。
圖8：影像空三
圖9:像控刺點(diǎn)
3.5 成果數(shù)據(jù)生成
三維實(shí)景模型生產(chǎn)是傾斜攝影技術(shù)中的時(shí)間最長(zhǎng)的環(huán)節(jié)。項(xiàng)目組使用ContextCapture軟件完成相關(guān)成果數(shù)據(jù)生產(chǎn)。
圖10:三維模型
3.6數(shù)字線劃圖及立面圖生產(chǎn)
基于三維實(shí)景模型采集地物要素，需要借助專(zhuān)門(mén)的數(shù)字線劃圖軟件。項(xiàng)目組采用南方航測(cè)三維測(cè)圖軟件進(jìn)行數(shù)字線劃圖生產(chǎn)。南方航測(cè)三維測(cè)圖軟件，簡(jiǎn)稱(chēng)：uFeature3D，是一款集成測(cè)繪、CAD、GIS三個(gè)領(lǐng)域?qū)嵱眉夹g(shù)的桌面信息化測(cè)繪系統(tǒng)，系統(tǒng)提供空間和屬性數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢(xún)、采集、編輯、管理、分析、制圖輸出等與測(cè)繪和GIS的核心功能，包括三維采集模塊，支持用戶(hù)在實(shí)景三維模型上進(jìn)行地物采集并成圖等工作，可以提供多種多樣的量測(cè)和繪圖工具，滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化的繪圖要求。
圖11：數(shù)字線劃圖生產(chǎn)
圖12：立面圖
圖13：立面統(tǒng)計(jì)表
4.結(jié)果分析
4.1精度分析
使用ContextCapture軟件進(jìn)行影像空三操作，生成精度報(bào)告。在空三報(bào)告中查看所有控制點(diǎn)與檢查點(diǎn)誤差，如果精度達(dá)到規(guī)范要求，可以進(jìn)行模型重建。如果空三精度未能達(dá)到要求，查找對(duì)應(yīng)的原因，解決相關(guān)問(wèn)題，重新進(jìn)行影像空三，查看精度報(bào)告，直至檢查點(diǎn)精度達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求。
表1：檢查點(diǎn)精度結(jié)果
點(diǎn)號(hào) | x差值（單位：m） | y差值（單位：m） | 高程差值（單位：m） |
1 | -0.035 | -0.024 | -0.05 |
2 | -0.032 | 0.028 | -0.05 |
3 | -0.021 | 0.013 | -0.03 |
4 | -0.045 | -0.045 | -0.02 |
5 | -0.02 | -0.029 | -0.06 |
5.總結(jié)
在實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，項(xiàng)目組得出如下總結(jié)及展望：
（1）此次項(xiàng)目的順利完成，離不開(kāi)智航SF700A的精度高、航程長(zhǎng)、平臺(tái)穩(wěn)，T53P傾斜相機(jī)提供的高像素、高效率、高品質(zhì)，以及覆蓋航測(cè)全流程的系統(tǒng)性軟件體系，包括智能化得南方航測(cè)一體化處理軟件SouthUAV2.0，簡(jiǎn)便式像控采集的像控之星，滿(mǎn)足多樣化繪圖的南方航測(cè)三維測(cè)圖軟件uFeature3D，云端互聯(lián)得無(wú)人機(jī)管控平臺(tái)系統(tǒng)。
（2）通過(guò)農(nóng)房立面測(cè)量項(xiàng)目，驗(yàn)證了基于智航SF700A平臺(tái)的傾斜攝影技術(shù)的精度可以達(dá)到農(nóng)房中得各項(xiàng)應(yīng)用。
（3）基于智航SF700A旋翼無(wú)人平臺(tái)搭載T53P傾斜相機(jī)，進(jìn)行農(nóng)村地籍測(cè)量及立面測(cè)量，減少了外業(yè)人工，提高了內(nèi)外業(yè)效率（該項(xiàng)目外業(yè)派出2人耗時(shí)半天完成，內(nèi)業(yè)2人，耗時(shí)2天完成地形圖及立面圖制作）。
