【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图1)

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图2)

前言:这篇文章是去年的一篇文章,突然看到,觉得对于不了解无人机倾斜摄影的朋友有很大的帮助,看完这篇文章可以有个清晰的认识和了解,算是精华版的入门级教程。今天分享给大家:

声明:这篇文章的内容来源于一个老领导的分享交流,聆听之后略作整理以表敬意,整理过程当中遗漏不足之处在所难免,文中所述不代表任何观点。

1

倾斜摄影技术优势

倾斜摄影技术优势或者说最吸引用户的,就是利用倾斜摄影技术可以全自动、高效率、高精度、高精细的构建地表全要素三维模型(地球搬回家,符合人眼视觉的成果)。

无人机倾斜摄影测量技术在应用过程中,存在模型分辨率不一致、精度不可靠、格式不匹配的问题,但没有现行的标准对任务质量进行评价,这在一定程度上限制了无人机倾斜摄影测量技术进一步发展。本文针对无人机倾斜摄影测量技术的现状,对从航摄准备( 硬件) 到数据处理应用( 软件) 整个作业流程的技术标准进行了论述,为无人机倾斜摄影测量技术的从业人员提供一些参考。

题目中“无人机倾斜摄影三维建模和应用”有四重含义:一是无人机,二是倾斜摄影,三是三维建模,四是三维模型应用。

上述四个方面是倾斜摄影技术体系中最重要的内容,需要对每个方面都进行必要的研究,才能更好地推动倾斜摄影技术的进步和应用推广。

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图3)

无人机倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项高新技术,倾斜摄影技术三维数据可真实反映地物的外观、位置、高度等属性; 借助无人机,可快速采集影像数据,实现全自动化三维建模; 倾斜摄影数据是带有空间位置信息的可量测影像数据,能同时输出 DSM、DOM、TDOM、DLG  等多种成果。目前,无人倾斜摄影测量技术已被越来越多的行业认可和应用,但针对无人机倾斜摄影的**技术标准一直没有明确,这就给无人机倾斜摄影工作带来一定困扰。本文结合实际工作和学习经验,对无人机倾斜摄影测量技术标准进行初步的探讨。

1无人机倾斜摄影系统介绍

传统航空摄影只能从垂直角度拍摄地物,倾斜摄影则通过在同一平台搭载多台传感器,同时从垂直、侧视等不同的角度采集影像,有效弥补了传统航空摄影的局限。那么,无人机倾斜摄影系统可以定义为: 以无人机为飞行平台,以倾斜摄影相机为任务设备的航空影像获取系统。

1.1 飞行平台的性能要求

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图4)

目前,市场上无人机的种类繁多,按照动力系统可以区分为内燃机动力和电池动力; 从飞行实现方式上可以区分为固定翼和旋翼( 单旋翼、多旋翼) 。由于飞行平台自身的振动问题,在成像质量上电池动力优于内燃机动力; 在作业效率和续航时间上,固定翼优于旋翼; 在飞行稳定性上,旋翼优于固定翼。由于无人机用途不同,其性能标准也不一样。测绘型无人机对飞行标准要求更高,可以在载重、巡航速度、实用升限、续航时间、安全性和抗风等级等方面做出限定。

例如: 

2

①无人机最低载重 2 kg; 

②多旋翼巡航速度大于 6 m / s,固定翼无人机巡航速度大于10 m / s; 

③电池动力续航时间大于 25 min,内燃机动力续航时间大于 1 h; 

无人机选择

④抗风性要求不低于 4 级风速; 

倾斜摄影三维模型的质量主要取决于两个因素:一是影像质量(影像地面分辨率和影像清晰度),二是照片数量(对同一区域的照片覆盖度)。

从实际建模效果来看,要想获得完整清晰、可供高精度量测的三维模型,建筑区倾斜影像的分辨率要达到2~3厘米、一般地区要达到5~6厘米,照片的平均覆盖度要达到30度重叠以上。(注:这里可能只是项目当中的一些感悟总结,具体精度视项目需求而定)

因此,多旋翼无人机是进行建筑区倾斜摄影的首选,一般地区的倾斜摄影则可选择小型电动垂直起降固定翼无人机。

多旋翼无人机

先后调研、参与研制和使用了多款多旋翼无人机。四旋翼无人机因载荷指标不够,可靠性极差,不满足应用需求;六旋翼无人机在高频次飞行作业时,经常出现非人为因素的故障,导致坠机或损坏,可靠性不够;八旋翼无人机有一定的动力冗余和飞行可靠性,可以提高作业的安全性和持续性,推荐使用。

举例:八旋翼无人机的起飞重量应小于7公斤,作业续航时间20分钟,使用远景双镜头摆动式倾斜摄影相机,每架次飞行可获取有效面积0.3平方公里2厘米分辨率的照片约900张。

(注:目前四旋翼、六旋翼、八旋翼发展都比较成熟,各自优劣势不一,满足日常生产都没问题,具体建议咨询各自厂家,飞机的选择和使用没有绝对,更多的是根据具体地理环境选择合适的工具而已)

⑤无人机实用升限能达到 1000 m 以上,海拔高度不低于 3000 m。

1.2 倾斜相机的性能要求

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图5)

在《低空数字航空摄影规范》( CH /Z 3005—2010) 中,对测绘航空摄影也就是垂直摄影的相片倾角有着 如 下 规 定: 倾 角 不 大 于 5°,最大不超过12°。现有的航测软件处理能力已经有了很大提升,可以在这个标准的基础上,把倾角 15°以上的都划归到倾斜摄影的范畴。倾斜摄影发展到今天,倾斜相机不再限定相机镜头的数量。倾斜相机的关键技术指标是获取不同角度影像的能力和单架次作业的广度和深度。这包括五镜头、三镜头、双镜头等多镜头相机及可以调整相机拍摄角度的单相机系统。在无人机航测标准中,要求航测相机像素不低于 3500万,在倾斜摄影中可以不对单一相机的像素进行限定,而对一次曝光获取的影像像素进行控制。倾斜相机的性能要求可以从获取影像能力、作业时间、曝光功能、续航时间、POS 记录功能等方面做出限定。

固定翼无人机

倾斜摄影飞行对固定翼无人机的基本要求是低空飞行、低速巡航、转弯半径小、操作便利、就近起降等。

使用油动固定翼无人机进行常规航空摄影,虽然飞行效率和性能都不错,但使用和保养要求高,价格也居高不下。

例如: 

近两年市场上推出的电动/混合动力垂直起降固定翼无人机,无论是易用程度、单机价格、技术性能等方面,都有了较大的改进,使倾斜摄影技术可以在较大面积的三维建模方面发挥作用,有效地提高了倾斜摄影飞 行的作业效率。

①倾斜摄影一次曝光采集的像素越高越好,但要根据设备成本考量,单个镜头不低于2000 万像素,一次曝光不低于 1 亿像素; 

②作业时间至少能满足 90 min,最好具备全天候的作业能力;

考虑到操作便利、维修简便、方便运输、单机价格等综合因素,推荐使用电动垂直起降固定翼无人机来进行一般地区的倾斜摄影飞行。

电动垂直起降固定翼无人机的有效载荷1~2公斤,续航时间60~90分钟,相对飞行高度300米左右,影像地面分辨率5厘米。(视具体机型而定)

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图6)

③有定点曝光功能,确保影像重叠度满足要求。

3

倾斜摄影相机

固定式五镜头倾斜摄影相机是目前在无人机倾斜摄影中普遍使用的设备之一,它延续的是原来用在有人驾驶飞机上使用的传统的五相机结构。

但对为什么一定要同时用五台相机进行倾斜摄影的原理和技术却鲜有研究,只能说“别人都是这么做的,一定有他的道理,我照着干就是了”。

为了探究倾斜摄影三维建模对照片方位和数量的要求,我们分别采用1台和2台相机,对同一区域采用多次飞行、交叉飞行的方法,模拟五镜头相机的方式,分别获取下视、前视、后视、左视、右视的影像,并以不 同组合分别进行了三维建模试验

用不同数量相机模拟五相机结构进行倾斜摄影试验的主要结论如下:

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图7)

京航创智倾斜相机结构采用国外设计理念和制造工艺,机身采用工业级 ABS 材料,质轻坚固。耐热、防水、抗紫外线。相机镜头配置为专业级镜头,相机的总像素高达 1 亿-1.2亿像素。相机的储存总容量配置为 80-640G。为了客户的使用方便。使用飞机供电模式,更方便用户大面积作业。相机具有像素高、重量轻、APS-C画幅,0.8 s高速拍照间隔不漏片等特点。

京航创智-五目倾斜摄影云台相机参数

1)建模效果与相机数量无关,但与照片数量和相邻航线飞行的间隔时间相关;

2)下视相机不是必须的,因为真正射影像是由三维模型的正投影生成。下视相机的作用与其它方位相机的作用相似;

3)倾斜相机的角度在20~30度之间较为合适。45度倾斜角安置的相机的照片边缘的分别率过低;

类目

4)采用双相机、三相位摆动结构的倾斜摄影系统综合性价比最优。

双镜头摆动式倾斜摄影系统仅用两台相机就达到了固定式五镜头相机的效果,系统结构简单、成本低、重量轻、维修使用方便,是多旋翼无人机倾斜摄影的首选。

倾斜二号

大势智慧公司的超轻型双镜头二维摆动式倾斜摄影系统,由2个微单相机和1个二维摆动式云台构成,总重量1.2公斤。

相机感光传感器的尺寸不应小于APS-C,像素数量大于2400万。

倾斜三号

倾斜3S

单镜头像素

2010万

2430万

2430万

4

曝光间隔

航线设计

如使用多旋翼无人机和双镜头摆动式倾斜摄影系统进行建筑区2厘米分辨率的倾斜摄影,航线设计的基本要求是:

1 s

0.8s

0.8s

1)航摄分区尽量为矩形,航线沿矩形区域长边方向敷设,实际飞行范围应超出任务范围1个航高,分区内地形高差小于1/2航高;

总像素

10050万

2)航线数量为双数且不少于6条,单航线最大长度按多旋翼无人机有效续航里程的40%计算;

3)相对航高平均按100米设计,当航摄分区内有超过30米的建筑物时,最小相对航高应按100米加上建筑物高度计算;

4)航向重叠度大于75%,旁向重叠度大于40%。(注:视相机参数和具体环境而定)

如使用双相机和固定翼无人机对普通地区进行5厘米分辨率的倾斜摄影,航线设计的基本要求是:

1)航摄分区尽量为矩形,沿矩形区域长边方向和短边方向分别敷设航线,呈格网状(按十字交叉飞行),实际飞行范围应超出任务范围1个航高,分区内地形高差小于1/2航高;

2)航线数量应为双数且不少于6条,单航线最大长度按无人机有效续航里程的40%设计,最大长度不超过5500米;

12150万

3)相对航高平均按300米设计,最小相对航高应高于摄区内容其他构筑物100米以上;

4)航向重叠度大于75%,旁向重叠度大于40%。(注:视相机参数和具体环境而定)

12150万

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图8)

5

飞行作业

传感器尺寸

每个航摄分区应统一进行航线设计,用在同一航线设计文件中删除多余航线的方法确定每架次的飞行参数文件。

23.2*15.4

23.5*15.6

外出作业至少应配备10组电池,或配置便携式发电机现场充电,以提高作业效率。

无人机起降场地应尽量靠近摄区,以减少无效飞行距离。

作业小组123配置:1辆SUV汽车,2架多旋翼无人机,3名成员(地勤、飞手、助理)。

23.5*15.6

6

成果精度

倾斜摄影三维模型的建模精度与影像分辨率直接相关,一般为1:3左右。

图像分辨率

5456*3632

6000*4000

6000*4000

倾斜摄影三维模型的平面量测精度和相对高程量测精度基本一致。

测图分辨率

>2cm

如果影像分辨率为2厘米,则三维模型的建模精度一般为5~10厘米,相应的量测精度也达到10厘米以内,与外业实测点的精度相当,远高于1:500地形图的精度。

如果影像分辨率为5厘米,则三维模型的建模精度一般为15~20厘米,相应的量测精度也达到20厘米以内,高于1:1000地形图的精度。

7

全新认识

>1.5cm

>1.5cm

7.1 已具备工程化条件

测量镜头

一个正射数码相机参数、4个倾斜

一个正射、4个倾斜

无人机和各类小型倾斜摄影系统的涌现,使得倾斜影像数据的获取变得非常便捷。数据获取的瓶颈已经破解,成本也将逐步降低。。

计算机集群、GPU、倾斜影像三维建模软件技术的进步,使得三维建模的效率将大幅提升。

仅就目前情况来看,倾斜摄影三维建模工作所涉及的无人机、倾斜摄影系统、计算机集群、三维建模软件等,已可以满足批量化倾斜影像获取和三维建模处理工作的要求,基本具备了工程化和规模化的条件。

一个正射、4个倾斜

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图9)

7.2两股道上跑的车

镜头

16mm*5

20mm*5

倾斜摄影技术及其无人机作业方法日渐成形,使得对现实世界的全要素三维重建变得高效可行。

倾斜摄影目前在测绘领域的主要用途是快速建立精细的地表三维模型,可以替代传统的手工建模和“倾斜影像+激光扫描”的建模方法。

正射20mm*1 倾斜35mm*4

供电

外接11V-25V

外接11V-35V

外接11V-35V

重量

不宜将倾斜摄影技术与传统摄影测量技术进行简单对比,特别是不要就技术的优劣进行争论,因为两者是从不同的方向、以不同的方式、为不同的用途在做研究,仅仅是在目标三维模型的重建这一成果点上有些重合而已

倾斜摄影技术与摄影测量技术是“两股道上跑的车,走的不是一条路”

2.3kg

倾斜摄影技术与摄影测量技术可以看成是在两条路上跑的车队,只是现在恰好在某处立交桥碰上了,但其实两者的目的地是不同的,使用的车辆也是不同的。

7.3颠覆式创新

1.5kg

1.57kg

数据读取

不需要人工观测,就能得到精细的三维模型和测量结果,这才是倾斜摄影技术“最致命”的优点。而这一点正是摄影测量几十年来苦苦追求的目标。

倾斜摄影所构建的三维模型,可以替代航空摄影测量中的人工观测,实现更高精度、更快速度的自动建模和智能测图。

伴随着这些变革,必然会对现有的技术、产品、市场、用户、应用、商业模式等带来冲击和变化。

不要以传统摄影测量方法和标准来衡量倾斜摄影技术和成果,唯一可行的方法应该是用成果进行对比和检测。

倾斜摄影技术的发展和推广,不仅仅使得空间信息从二维延伸到三维,更重要的是会给测绘领域带来变革,也必将催生行业应用的变革。

倾斜摄影所构建的三维模型及三维空间信息服务平台将成为行业应用的基础空间信息支撑。

倾斜摄影三维建模将是今后一种普遍采用的三维建模和测绘方法,是测绘领域里的颠覆式创新模式。

USB

无人机倾斜摄影技术的快速发展,使“全民测绘,按需测绘,动态测绘”成为可能。

USB

USB

数据存储

80G

80G

80G

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图10)

几何尺寸

7.4无人机性价比

不宜过分强调和追求无人机平台的可靠性,重要的是要考虑无人机及倾斜摄影系统作为数据采集工具的性价比,应该使用简单、维修便捷、易于携带、价格便宜。

事实上,只要是无人机,迟早都会掉下来。如果“炸鸡”的代价是一辆奔驰车,无论是单位还是飞手,都不愿意承担这样的损失。

我们希望符合规模化作业要求的“无人机+倾斜摄影系统”的市场价格在10万元以内。希望无人机厂商和倾斜摄影系统厂商能在结构、工艺、零配件、成本等方面有所突破。

7.5跟上时代步伐

267*267*205

242*199*165

260*205*165

传统摄影测量与倾斜摄影技术是一个二维与三维博弈、最终三维将胜出的博弈过程。目前倾斜摄影还停留在推广阶段,主要是受限于当下的应用点以及行业规范。

倾斜摄影技术和成果并不完善,还在不断试验和演进中,传统的工作流程和产品交付标准,也不是一年两年能改变的,这需要一个过程。

对用户而言,使用倾斜摄影技术,不要指望他能给节省费用,反而可能需要额外的投入。你做了是顺应时代发展的步伐,花点学习成本,后面就有基础了;你不做也没关系,总是有人要落伍的,也总是有企业要落 伍的。

7.6同行观点

数据、平台、服务是未来地理信息行业的三大主要内容,其趋势是数据生产的集约化和应用服务的集成化。

数据内容将从二维平面扩展到“地上-地下,室内-室外”一体化的三维空间,并增加时间维度。

 

谁掌握三维全要素数据,谁就占据三维行业制高点。

图片

 

具有精细化、可量测、真实感、高精度、对象化、更新快、定制化的三维地理信息,将成为行业应用和公众服务的基础支撑。

在大数据时代、智慧城市的时代,全息三维将是地理信息产业服务于智慧城市、大数据时代的有力武器。

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图11)

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图12)

7.7实践出真知

就倾斜摄影技术应用而言,大家都是新手,无知者无畏,高低之差主要在思路、实践和经验。

在倾斜摄影技术方面,专家比我们多的是背景知识,高手比我们能的是实际经验,而做出成果才是王道。

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图13)

倾斜摄影只是一种摄

 

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图14)



2飞行航线的设计

2.1 航摄高度的确定

无人机倾斜摄影的飞行高度是航线设计的基础。航摄高度需要根据任务要求选择合适的地面分辨率,然后结合倾斜相机的性能,按照式( 1) 计算H= f×GSD/α ( 1)式中,H 为航摄高度,单位为 m; f 为镜头焦距,单位

为 mm; α 为像元尺寸,单位为 mm; GSD 为地面分辨率,单位为 m。

2.2 航摄重叠度的设置

低空数字航空摄影规范规定“航向重叠度一般应为 60% ~ 80%,最小不小于 53%; 旁向重叠度一般应为 15% ~ 60%,最小不小于 8%”。在无人机倾斜摄影时,旁向重叠度是明显不够的。不论航向重叠度还是旁向重叠度,按照算法理论建议值是 66.7%。可以区分为建筑稀少区域和建筑密集区域两种情况来进行介绍。

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图15)

2.2.1 建筑稀少区域

考虑到无人机航摄时的俯仰、侧倾影响,无人机倾斜摄影测量作业时在无高层建筑、地形地物高差比较小的测区,航向、旁向重叠度建议最低不小于70%。要获得某区域完整的影像信息,无人机必须从该区域上空飞过。以两栋建筑之间的区域为例,如果这两栋建筑由于高度对这个区域能形成完全遮挡,而飞机没有飞到该区域上空,那么无论增加多少相机都不可能拍到被遮区域,从而造成建筑模型几何结构的粘连。

2.2.2 建筑密集区域

建筑密集区域的建筑遮挡问题非常严重。航线重叠度设计不足、航摄时没有从相关建筑上空飞过,都会造成建筑模型几何结构的粘连。为提高建筑密集区域影像采集质量,影像重叠度最多可设计为80% ~ 90%。当高层建筑的高度大于航摄高度的1 /4 时,可以采取增加影像重叠度和交叉飞行增加冗余观测的方法进行解决。如著名的上海陆家嘴区域倾斜摄影,就是采用了超过 90%的重叠度进行影像采集以杜绝建筑物互相遮挡的问题。影像重叠度与影像数据量密切相关。影像重叠度越高,相同区域数据量就越大,数据处理的效率就越低。所以在进行航线设计时还要兼顾二者之间的平衡。

2.3 区域覆盖设计

“航向覆盖超出摄区边界线应不少于两条基线。旁向覆盖超出摄区边界线一般不少于像幅的50%”,这是原规范在航摄区域边界覆盖上的保证,但在无人机倾斜摄影时是明显不够的。理论上,需要目标区域边缘地物能出现在像片的任何位置,与测区中心地区的特征点观测量一样。考虑到测区的高差等情况,可以按照式( 2) 来计算航线外扩的宽度L =H1×tan θ+ H2-H3 ( ) +L1 ( 2)式中,L 为外扩距离; H1 为相对航高; θ 为相机倾斜角; H2 为摄影基准面高度; H3 为测区边缘最低点高度; L1 为半个像幅对应的水平距离。

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图16)

3控制测量

控制测量是为了保证空三的精度、确定地物目标在空间中的绝对位置。在常规的低空数字航空摄影测量外业规范中,对控制点的布设方法有详细的规定,是确保大比例尺成图精度的基础。倾斜摄影技术相对于传统摄影技术在影像重叠度上要求更高,现在的规范关于像控点布设要求不适合应用于高分辨率无人机倾斜摄影测量技术。无人机通常采用 GPS 定位模式,自身带有 POS 数据,对确定影像间的相对位置作用明显,可以提高空三计算的准确度。

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图17)

3.1 常规三维建模

基于 Smart3D 算法,从最终空三特征点点云的角度可 以 提 供 一 个 控 制 间 隔,建议值是按每隔20 000 ~ 40 000 个像素布设一个控制点,其中有差分POS 数据( 相对较精确的初始值) 的可 以 放 宽 到40 000个像素,没有差分 POS 数据的至少 20 000 个像素布设一个控制点。同时也要根据每个任务的实

际地形地物条件灵活应用,如地形起伏异常较大的、大面积植被及面状水域特征点非常少的,需要酌情增加控制点。控制点测量采取附合导线测量方式,获取高精度位置信息。

3.2 应急测绘保障

发生地震、山体滑坡、泥石流等自然灾害后,为及时获取灾区可量测三维数据,不能按照传统的作业方式进行控制测量,可通过在 Google 地图读取坐

标、手持 GPS 测量、RTK 测量等方式快速获取灾区少量控制点,生成灾区真三维模型,为灾后救援提供帮助。

3.3 点位选择要求

影像控制点的目标影像应清晰,选择在易于识别的细小现状地物交点、明显地物拐角点等位置固定且便于量测的地方。条件具备时,可以先制作外业控制点的标志点,一般选择白色( 或者红色) 油漆画十字形标志,并在航摄飞行之前试飞几张影像,确保十字标志能在倾斜影像上正确辨识。控制点测量完成后,要及时制作控制点点位分布略图、控制点点位信息表,准确描述每个控制点的方位和位置信息,便于内业刺点使用。

4空中三角测量

以 Smart3D Capture 自动建模系统为例,讲解空中三角测量的相关要求。

4.1 像片刺点

将野外测量的控制点信息,按照实际位置刺到自动建模系统中,这个工作叫做像片刺点。刺点位置一般是十字交叉的中心、直线的左右角点或直角的内角点,如斑马线的左右角点,根据影像分辨率和斑马线的宽度,估算角点所占的像素,把影像缩放到合适的大小完成刺点。

4.2 空三计算

该系统中空三计算是自动完成,采用光束法区域网整体平差方法进行。即以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元,以中心投影的共线方程作为平差单元的基础方程,通过各光线束在空间的旋转和平移,使模型之间的公共光线实现最佳交会,将整体区域最佳地嵌入到控制点坐标系中,从而恢复地物间的空间位置关系。

4.3 空三精度

在《数字航空摄影测量空中三角测量规范》中,对相对定向中像片连接点数量和误差有明确的规定,但在无人机倾斜摄影空三中没有相对定向的信

息,单个连接点的精度指标也未体现,不能完全照传统空三那样去挑粗差点,可以从像方和物方两个方面来综合评价空三的精度。物方的精度评定比较常

用,就是对比加密点与检查点( 多余像片控制点,不参与平差) 的坐标差; 像方的精度评定,通过影像匹配点的反投影中误差来进行控制。空三常规的精度指标只能表现整体的精度范围,却不能看到局部的精度问题,通过外方位元素标准偏差更能全面的表现。通俗来讲,空三运算的质量指标包括: 是否丢片,丢的是否合理; 连接点是否正确,是否存在分层、断层、错位; 检查点误差、像控点残差、连接点误差是否在限差以内。

5三维模型质量

无人机倾斜摄影测量技术能够提供三维点云、三维模 型、真 正 射 影 像 ( TDOM) 、数 字 表 面 模 型( DSM) 等多种成果形式,其中三维模型具备真实、细致、具体的特点,通常称为真三维模型。可以将这种实景三维模型当做一种新的基础地理数据来进行精度评定,包括位置精度、几何精度和纹理精度 3 个

方面。

5.1 位置精度

三维模型的位置精度评定跟空三的物方精度评定有类似之处,通过比对加密点和检查点的精度进行衡量。在控制点周边比较平坦的区域,精度比对容易进行; 在房角、墙线、陡坎等几何特征变化大的地方,模型上的采点误差比较大,精度衡量可靠性降低,可以联合影像作业,得到最终的成果矢量或模型数据再进行比对。

5.2 几何精度

传统手工建模可以自由设计地物的几何形状,而真三维自动化建模,影像重叠度越大的地方地物要素信息越全,三维模型的几何特征就越完整。反之,影像重叠度不够可能出现破面、漏面、漏缝、悬空、楼底和房檐拉花等情况,影响地物几何信息的完整表达。这种属于原理性问题,无法完全避免,可以按照下面的方法进行评定。在三维模型浏览软件中参照航拍角度固定浏览视角,同时拉伸到与实际分辨率相符的高度去查看模型,看不出明显的变形、拉花即可判定为合格,反之为不合格。

5.3 纹理精度

真三维建模完全依靠计算机来自动匹配地物的纹理信息,由于原始影像质量不同,导致匹配结果可能存在色彩不一致、明暗度不一致、纹理不清晰等情况。要提高纹理精度就必须提高参加匹配的影像质量,剔除存在云雾遮挡覆盖、镜头反光、地物阴影、大面积相似纹理、分辨率变化异常等问题像片,提高匹配计算的准确度。

【经验】详解无人机倾斜摄影三维建模和应用无人机倾斜摄影测量技术论述(图18)

6结 语

随着我国科技和经济的迅猛发展,无人机倾斜摄影测量技术的应用也更加广泛。讨论和制定无人机倾斜摄影测量的技术标准将极大促进这项技术的规范应用,更好地为**建设服务。目前,文中仅提出了一些想法,还需在今后的工作中继续学习、实践、改进。

咨询:18911324325  张荣华