浅析无人机基于倾斜摄影测量对山区城市进行精度分析.pdf
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1、Journal of Image and Signal Processing 图像与信号处理图像与信号处理,2023,12(3),236-243 Published Online July 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/jisp https:/doi.org/10.12677/jisp.2023.123023 文章引用文章引用:魏兴,王海波.浅析无人机基于倾斜摄影测量对山区城市进行精度分析J.图像与信号处理,2023,12(3):236-243.DOI:10.12677/jisp.2023.123023 浅析无人机基于倾斜摄影测量对山区
2、城市进行浅析无人机基于倾斜摄影测量对山区城市进行精度分析精度分析 魏魏 兴兴,王海波王海波 攀枝花学院土木与建筑工程学院,四川 攀枝花 收稿日期:2023年6月10日;录用日期:2023年7月1日;发布日期:2023年7月12日 摘摘 要要 为了提高对山区城市测量的工作效率,研究了无人机基于倾斜摄影测量对山区城市进行精度分析,概述为了提高对山区城市测量的工作效率,研究了无人机基于倾斜摄影测量对山区城市进行精度分析,概述了倾斜摄影测量和了倾斜摄影测量和RTK测量两种基本方法,对于数据平差原理进行了相应的公式解析,并对该项目需要测量两种基本方法,对于数据平差原理进行了相应的公式解析,并对该项目需要
3、用到的设备做用到的设备做了了相应相应概概述述。解析了无人机倾斜摄影测量的作业流程,主要包括了测量的外业操作流程和。解析了无人机倾斜摄影测量的作业流程,主要包括了测量的外业操作流程和内业数据处理流程,运用模型提取坐标与实坐标进行数据对比,得出精度达到厘米级并且满足内业数据处理流程,运用模型提取坐标与实坐标进行数据对比,得出精度达到厘米级并且满足低空数低空数字航空摄影规范字航空摄影规范(CH/Z 3005-2010),在山区城市地形图测绘中采用无人机倾斜摄影测量是较好的选择,在山区城市地形图测绘中采用无人机倾斜摄影测量是较好的选择。关键词关键词 倾斜摄影测量倾斜摄影测量,精度分析精度分析,RTK测
4、量测量 Brief Analysis of UAV Based on Oblique Photogrammetry to Carry Out Accurate Analysis of Mountain Cities Xing Wei,Haibo Wang School of Civil and Architectural Engineering,Panzhihua University,Panzhihua Sichuan Received:Jun.10th,2023;accepted:Jul.1st,2023;published:Jul.12th,2023 Abstract In order
5、to improve the efficiency of mountain city surveying,the accuracy analysis of mountain cities based on oblique photogrammetry by UAV is studied,the two basic methods of oblique pho-togrammetry and RTK measurement are summarized,the corresponding formula analysis of the data adjustment principle is c
6、arried out,and the equipment required for the project is relevant 魏兴,王海波 DOI:10.12677/jisp.2023.123023 237 图像与信号处理 summarized.The operation process of UAV oblique photogrammetry is analyzed,mainly including the field operation process and internal data processing process of surveying,and the model i
7、s used to extract coordinates and real coordinates for data comparison,and the accuracy reaches the centimeter-level and meets the“Low Altitude Digital Aerial Photography Specification”(CH/Z 3005-2010),which is a better choice for UAV oblique photogrammetry in mountainous urban to-pographic map mapp
8、ing.Keywords Oblique Photogrammetry,Accuracy Analysis,RTK Measurement Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 随着现代科技的快速发展航空摄影技术的不断飞跃进步,倾斜摄影测量对于现代测
9、绘行业有着巨大的帮助,解决了一些山区城市地形复杂,测绘环境艰苦,植被茂密测绘难度大的问题,增加了测绘的精度和速度,减轻了测量的工作量,提高了工作效率。正如四川省攀枝花市,就是所谓的山区城市,常年高温少雨天气干燥,地形复杂,植被茂密,昼夜温差较大,平均海拔高,由于这些缘故给测绘工作带来了巨大的困难。如果运用传统测量不仅人员需求量大,作业进行困难,工作进展缓慢,测量精度受到人为、温度、湿度、环境等诸多因素的影响较大,所以在攀枝花市开展传统测量项目是一件非常困难的事情。但是近些年来随着航空倾斜摄影测量技术的广泛运用,对于测量山区城市降低了作业难度,加快了作业进行的速度。但是航空倾斜摄影测量也存在一定
10、的短板,一些植被太过于茂密的部分地方无法拍摄到也需借助传统测量进行补测,所以利用航空倾斜摄影为主传统测量为辅进行测量,这样不仅降低了人为失误造成的误差影响而且减少了人员需求量,对于类似攀枝花市一样的山区城市利用这种方法测量地形是比较合适的,运用无人机倾斜摄影测量与传统测量技术相结合进行精度分析具有一定的研究价值。2.测量原理测量原理 2.1.倾斜摄影测倾斜摄影测量量 倾斜摄影测量1 2是以空间位置之间的相互关系为基础,根据摄影测量原理,在坐标系统中从不同角度对地面物体进行拍摄。在摄影测量中,被称作图形原点的图像点与世界坐标原点之间的相互关系,能够实现地理位置的定位与量算、地形绘制等测量工作,运
11、用搭载了传感器的无人机对需测目标进行高重叠率,多方位的航向飞行拍照,使用 RTK 所测实地控制点坐标相结合,对所拍的影像运用软件进行初始化处理、点云和纹理处理、空中三角测量加密、影像匹配,DSM、正射影像和指数的生成等流程。最后得到质量报告、数字地表模型(DSM)和数字正射影像图(DOM)等成果,由质量报告可知模型精度是否达标。无人机倾斜摄影测量具有成本低、方便高效、影像分辨率较高等特点大大促进了倾斜摄影测量技术的发展。2.2.RTK 测量技术测量技术 RTK 是实时动态测量技术,是以载波相位观测为根据的实时差分 GPS 技术,它是测量技术发展里程Open AccessOpen Access魏
12、兴,王海波 DOI:10.12677/jisp.2023.123023 238 图像与信号处理 中的一个突破口,它的组成是由数据链部分、接收机部分流动站部分组成,在基准站上安装一台接收机为参考站,对卫星进行连续观测,并将其观测数据和测站信息,通过传输设备实时传输个流动站,流动站在接收到卫星信号时,然后根据相对定位原理进行实时解算,得到流动站的三维坐标及精度,即可进行实地测量。2.3.数据平差原理数据平差原理 光束法空中三角测量3是以一个摄影光束(即一张像片)作为平差计算基本单元,是理论较为严格的控制点加密方法,它以共线条件方程为理论基础,这一方法的基本做法是在像片上量测出各控制点和加密点的像点
13、坐标后,进行区域网的概算,以确定区域中各像片的外方位元素及加密点坐标的近似值。然后根据共线条件按控制点和加密点分别列误差方程式,进行区域平差计算,求解出像片的外方位元素和加密点的地面坐标。光束法空中三角测量的平差计算与单模型的光束法整体求解基本上相同。由光线条件方程,可对每个像点列出两个关系式:()()()()()()1110333SSSSSSaXXb YYcZZxxfaXXb YYcZZ+=+(1)()()()()()()2220333SSSSSSaXXb YYcZZyyfaXXb YYcZZ+=+(2)当像片内方位元素(f,x0,y0)为已知时,上式方程经过线性化后的误差方程可写为:111
14、213141516111213212223242526212223SSXSXYYdXdYdXaaaaaaaaaVdZldYaaaaaaaaaVdldZdd=+(3)使用矩阵符号表示对某一像点的误差,使用泰勒级数将其展开后,并将其线性化后方程为:VAXBtl=+(4)上式中:111213141516212223242526aaaaaaAaaaaaa=(5)111213212223aaaBaaa=(6)SSSXdXdYdZddd=(7)tdXdYdZ=(8)TXYLll=(9)TXYVVV=(10)式(5)(6)中 A、B 表示误差方程系数矩阵,式(7)、式(8)X、t 表示未知数矩阵,式(9)L
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