无人机倾斜摄影测量在建筑规划竣工测绘中的应用

无人机倾斜摄影测量在建筑规划竣工测绘中的应用
摘要：传统航空摄影测量只能获取建筑物的高度信息和顶部纹理信息，对于侧
面纹理的提取只能依靠人工拍摄进行补充，与三维数字城市快速发展对三维数据
获取的需求相矛盾。

本文针对某市建筑规划竣工测绘的要求，提出了利用无人机
倾斜摄影测量进行规划竣工测绘的方法，并通过实际生产验证其有效性和适用性。

关键词：无人机；倾斜摄影测量；建筑规划竣工测绘；地形图
1 引言
随着社会发展和城市规划管理水平的不断提高，传统的基于二维的数据已逐
步难以满足高水平城市规划管理的需求。

近年来，三维规划方案审批、三维地下
管线审批等技术的应用，已为规划审批、管理和决策带来了革命性的变化。

倾斜
摄影测量技术具有多种特点：①立体成果真实，对于地面周围的反映符合人类感知；②为建模提供真实、丰富的纹理信息；③可实现高精度测量。

同时，无人
机作为一种新型的低空遥感对地观测手段，具有易于操控、获取影像周期短、作
业机动性强等特性。

基于上述特点，利用无人机倾斜摄影测量技术，获取 1 ∶
500 竣工地形图和竣工三维模型，不但可以有效避免传统作业方式的强度大、效
率低、周期长和重复测量等弊端，提升生产效率，还能为规划验收提供更为丰富、直观的数据信息，辅助行政审批部门管理决策。

2 工艺流程
2. 1 仪器及软件
采用上海航遥公司的 HY－6X 电动六旋翼无人机和 AＲC524 五镜头低空倾斜
航空照相机实施航摄；采用美国 Bentley 公司的 Smart3D Capture 软件进行空中三
角测量及全自动三维建模；采用武汉天际航公司的 DP Modeler 软件进行数字线划图采集和模型精细化处理。

2. 2 作业流程
根据无人机倾斜摄影测量的技术特点，结合建筑规划竣工测绘技术要求，制
定作业流程，如图 1 所示。

3 生产试验
3. 1 项目概况
本次试验选择某市阳光城领海三期地块项目作为生产试验对象，该项目位于
某城市大道，由 4 栋 SOHO 及底层商业构成，总占地面积 40 680.78 m2，总建筑
面积 114 124．14 m2。

3. 2 项目实施
（1）航摄数据获取
本次倾斜摄影采用五镜头组合而成的航摄仪，单镜头焦距为 24 mm，航向重
叠度要求为 85%，旁向重叠度要求为 80%，影像地面分辨率要求优于 3．5 cm。

通过无人机地面站软件计算，共需布设 4 个飞行架次，27 条航线，绝对航高为
189 m，基线长度 12 m，航线间距为 24 m，航线长度总计为 20．8 km。

本次航摄共获取五镜头倾斜影像数据 5 组，每组 1 886张及对应 POS数据。

（2）空三加密和自动建模
将倾斜影像与外业像控点导入 Smart3D 软件平台，进行空三加密，包括密集
匹配、联合平差等过程，在此基础上依次经过生成点云、构建不规则三角网、创
建DSM 及全自动纹理映射，最后生成测区全自动实景三维模型。

（3）数字线划图采
内业数字线划图采集使用 DP Modeler 软件的矢量测图模块，该软件可利用倾
斜摄影技术获取的影像数据进行高精度的大比例尺地形数据的矢量采集工作。

无
需佩戴立体眼镜，根据影像及自动空三生成的三维模型直接定位地物要素的三维
信息。

为了实现内业进行屋檐改正，减少外业调绘的工作量，软件提供了垂直辅
助线和十字辅助线，分别为地物点垂直和水平方向的移动提供参考，同时确保数
据采集的准确性，软件内置了南方 CASS 的地类地物属性模块，采集同时赋予要
素属性，矢量成果可导出．dxf，．cas，．dat 等多种格式。

（4）数据成果
全自动建模生成的点云、DSM、实景三维模型和采集后编辑完成的 1 ∶ 500
竣工地形图等数据成果。

内业人员依据上述成果资料，编制建设工程规划竣工测
绘报告。

3. 3 精度评定
（1）测量精度要求
依据《城市测量规范》（CJJ/T 8－2011）中建筑规划竣工测绘相关标准，测
量精度要求如表 1、表 2 所示。

（2）空三加密对精度的影响
Smart3D 自动空三加密过程中，存在部分误匹配粗差点及飞点数据，影响空
三成果的精度。

可通过人工干预方式将空三成果精度优化到最佳，提高规划竣工
地形图成果的精度。

（3）人工采集时产生的误差
人工采集产生的误差是误差中一个比较重要的来源，以本项目为例，影像图
上 1 个像素的误差，实地距离就是 3. 5 cm，人工采集时，2 个像素的差距，实地
差距就可达到 7 cm；另一方面，当某一地物不在同一高程面时，会因为视差造成
矢量采集的不准确，此时需要
作业员根据不同角度的影像图进行局部调整。

因此，提高作业员作业经验和
操作熟练度，可提升矢量采集成果的精度。

3. 5 生产效率对比
本项目采用传统全野外数字化测量方式和倾斜摄影测量方式完成本项目测图
部分工作的生产效率情况如表 7 所示。

由此可见，采用无人机倾斜摄影技术测制竣工地形图，可有效节省作业时间，对于导线布设较为困难的作业区，效果尤为明显。

同时，由于外业时间较短，可
减小测绘工作受天气因素制约的影响。

此外，三维建模的成果的多角度可视性，
可最大限度地还原现场的真实场景，质检人员无需再到现场核对图纸，可提高该
环节的生产效率。

4 结语
将无人机倾斜摄影测量技术应用于建筑规划竣工测绘，获取记录三维数字信
息的规划竣工测量成果，将是未来测绘服务城市规划管理的发展趋势。

国家测绘
地理信息局于 2014 年 12 月 18 日发布的《城市建设工程竣工测量成果规范》
（CH/T 6001－2014）中已包含了
三维模型成果的相关要求和内容。

试验证明，通过无人机倾斜摄影测量技术
完成大比例尺竣工地形图测绘，可基本满足规划竣工测绘的精度要求，能有效提
升规划竣工测绘的生产效率，丰富规划竣工测绘成果。

但仍有一定局限性，主要
表现在以下几方面：①在进行超高层建筑竣工测绘时，由于飞行器的安全飞行高度需较高，可能会造成地面分辨率不足，从而影响成图精度；②一些拍摄死角或
关联点不足的地方，全自动建模时，容易产生模型扭曲变形；匹配截面过小的地物，如路灯、电杆，容易产生模型缺失，需采用其他方式加以补充处理；③购买设备和软件的一次性投入和维护费用较高。

此外，本次试验的对象为高层建筑，
对于该技术是否能广泛应用于诸如大型综合体、别墅等各类建筑的规划竣工测绘，今后还应进行进一步论证。

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