基于无人机倾斜实景模型的EPS数据采集方法及应用

基于无人机倾斜实景模型的 EPS数据采集方法及应用

谷胜涛，谢宗音，罗正

（广西自然资源遥感院，广西 南宁 530023

）

[摘 要]文章针对当前乡村规划基础信息数据获取困难的技术瓶颈，探索和实践了基于无人机倾斜实景模型的EPS 3D Survey（以下简称EPS）数据采集方法及应用，对无人机倾斜实景模型的获取、EPS测图系统的数据采集、外业核实和调绘及三维模型的精度进行了研究。

[关键词]无人机倾斜实景模型；EPS三维测图系统平台；要素采集；精度评定

传统的乡村现状基础地理信息数据来源是通过GPS-RTK和全站仪定点采集，精度虽然很高，但是占用大量的人力、物力，获取周期较长。随着测绘科技不断进步，无人机倾斜实景模型、LiDAR点云模型以及EPS等相关软件，打破了传统获取乡村测绘地理信息数据的技术瓶颈。

研究小组针对无人机倾斜实景模型及EPS的数据采集方法，以崇左市江州区某村乡村规划测绘项目试点为例，探索和实践基于无人机倾斜实景模型的EPS数据采集方法及应用。

1. 无人机倾斜实景模型获取

测绘专用无人机，能将无人机与倾斜摄影技术有效地结合，可搭载多台航摄仪同时从1个垂直、4 个以上倾斜多角度采集影像，同时获取建筑物、构筑物的顶面和立面数据，是目前新兴的三维倾斜实景数据获取技术之一^[1-3]。倾斜摄影技术使用获取多个角度的像片，利用计算机视觉理论自动识别同名像点，结合POS 数据或地面控制点数据，恢复立体模型，也可以采用免相控的无人机拍摄，可同步获取同一区域的实景二维、三维模型数据^[4-5]。

2 基于EPS三维测图系统平台的数据采集

EPS三维测图系统是能够将无人机倾斜实景模型（包含正射影像、倾斜实景三维模型），结合二维、三维进行高效采集，支持大数据浏览及采编、制图、建库一体化的技术，能够高精度测量采集乡村规划中的建构筑物界址点，减少大量的外业工作^[6]，降低生产成本，提高成图效率和成图质量，改变了以往只依靠GPS-RTK和全站仪进行实地测图或航测立体测图采集的局面^[5]，具体操作步骤，见图1。

图1基于EPS三维测图系统平台的数据采集步骤图

2.1房屋及其附属设施要素的采集

房屋的信息可按照屋顶形状进行分类采集，分为“人”字形、矩形、近似矩形、不规则多边形、圆弧形等，根据不同形状的屋顶，完成房屋要素采集。

房屋的附属设施如走廊、挑廊、檐廊、回廊、骑楼、过街楼等要借助倾斜摄影模型进行多角度查看，确认归属，通过细化外部轮廓或者勾绘辅助线的方式采集，如果属于建构筑物的内部设施则不需要采集。

围墙和栅栏等设施按照不同的比例尺分为线和面，并在有植被遮挡的地方，做标注以便进行外业实地调绘。

2.2道路要素的采集

通过二维、三维模型采集道路的宽度，预估道路的材质、走向，后期由外业进行核实。道路要素无论是等级道路还是一般的机耕路、乡村路都需要按照面和线的样式来采集，以便于后期入库数据的转换。

2.3植被要素的采集

根据作业区的植被覆盖历史资料预先了解作业区的植被种植情况，也可以预先设置监督区进行样本识别，由后期的外业调绘对不能判断的地类进行补充。

2.4水系要素的采集

对满足面状采集条件的河流和池塘进行面状采集，不满足的进行线状和点状采集，水系要素数据可参考现有的地理国情数据和“数字广西”数据，以完善后期入库数据的属性信息。

2.5地形地貌要素采集

利用EPS进行地形地貌采集时，需要充分利用模型或建构筑物覆盖区域的高程值对平台自动生成的等高线及高程点进行修正，必要的时候也可以利用航天远景等立体模型采集软件进行修正。

3外业核实及调绘被遮挡地物

内业乡村规划基础数据采集完成后，需通过外业核实确定内业采集位置的准确度，内业采集阳台位置、建构筑物层数等信息，调绘因无人机拍摄角度而被遮挡的地物的模型数据，如树木里面的养殖用房、DOM无法确定的植被要素、电线、电线杆、交通指示牌、路牌、道路、企事业单位等其他特殊重要的地物。

调绘及核实的主要目的是对内业倾斜模型和DOM预判的要素进行核查、纠错、定性；对内业漏测和难以准确判绘的图形信息进行补充；对内业难以获取的属性信息的采集^[5]。最终得到的数据效果图，见图2。

图2 基于EPS三维测图系统平台的数据采集效果图

4 精度的评定

研究小组根据《三维地理信息模型数据产品规范》的要求，对倾斜摄影建模模型的采集精度进行评定。研究小组对崇左市江州区乡村规划测绘试点项目进行外业调绘和核实，于测区内均匀布设了8个检查点，采用GPS-RTK量出检查点平面坐标和高程，并记录“点之记”，将外业布设的检查点的外业实测平面坐标及高程值作为实测值，在EPS三维测图系统采集平台上的三维倾斜模型上采集成图的图上坐标作为图形值，统计出实测值和图形值之间的差值，从而得到倾斜三维模型的精度

^[7]，具体精度统计见表1。

表1 崇左市江州区乡村规划测绘试点项目三维倾斜模型精度统计表

表1统计数据表明，8个检查点中平面最大误差为 0.263 m，中误差为0.177 m；高程最大误差为-0.231 m，中误差为0.140 m，其精度满足《三维地理信息模型数据产品规范》（CH /T9015－2012）的要求。

5 结 论

研究小组以崇左市江州区乡村规划测绘试点项目为例，崇左市江州区地势为南北高，中和东部偏低，自西北向东南倾斜，西部和北部为大明山、小明山所盘踞，群山起伏。南部为十万大山余脉，绵延直宁明，横亘本区江州、罗白乡一带。西部为石灰岩地区；东、中部为丘陵、小平原地带；左江河由西南向东北斜贯区境中部，形成河谷阶地。崇左市江州区地形复杂多变，利用无人机倾斜摄影模型进行乡村规划基础数据采集，能快速获取大范围的、高精度的测绘地理信息数据，其技术优势明显，改善了依靠传统GPS-RTK作业效率低、工作强度大等问题；基于EPS的二维、三维互动的数据采集平台，数据显示更直观。同时也存在一定的不足之处：崇左市江州区拥有多样的植被，因植被覆盖及建构筑物遮挡，部分地物模型需要外业调绘及核实；平台自动生成的地形、地貌数据精度不高，需要借助其他软件进行修测。

[参 考 文 献]

[1]杜洪涛，郭 敏，魏国芳，等.基于无人机倾斜摄影技术的大比例尺地形图测绘方法[J].城市勘测，2018(6):63—67.

[2]孙晓静，王春来，赵蕊.无人机航摄系统测绘1∶1000大比例尺地形图精度分析[J].中国科技信息，2016(20):43—44.

[3]刘 敏，张启超，赵彬，等.基于低空无人机倾斜摄影测量在农村房屋不动产登记权籍调查中的应用[J]，测绘与空间地理信息，2020(1):181—183.

[4]朱国强，刘 勇，程鹏正，等.无人机倾斜摄影技术支持下的三维精细模型制作[J].测绘通报，2016(9):151—152.

[5]王静宇.浅谈无人机倾斜摄影测量技术及其应用［J］．工程建设与设计，2017(14):200—201．

[6]孙 凯，薛晓轩，徐 凯.基于EPS平台的基础地理信息数据重要要素的更新[J]. 测绘与空间地理信息，2017(11) :97—99.

[7]陈永健，陈 曦.基于倾斜摄影测量技术的城市实景三维建模方法研究［J］，资源信息与工程，2018(4):127—128.

[作者简介]谷胜涛（1982年—），男，2011年毕业于桂林理工大学，地图制图学与地理信息工程专业，现从事测绘和地理信息工程数据处理工作，工程师.

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