低空航空摄影测量中利用多源数据识别隐蔽地物方法研究

龙华 黄军胜 颜景顺 叶达忠

【摘 要】文章介绍了在低空无人航空摄影技术进行测绘生产过程中，如何利用多源数据提高隐蔽地物识别率的方法，并证明了该方法的有效性，希望能为从事相关工作的同行提供参考和借鉴。

【关键词】低空航空摄影测量;RTK;无人机;隐蔽地物;GNSS;PPK

【中图分类号】P237 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）05-0101-02

0 引言

利用无人机低空摄影测量技术能高效生产满足测量规范精度要求的测绘产品，但产品在隐蔽地物标绘的完整性、准确率等方面相对人工全野外数字化测图方式生产的DLG产品还有较大的差距，低空摄影测量技术生产的DLG产品必须完成全面的外业调绘工作后，才能达到工程项目的测量要求。为了解决航测技术生产DLG在隐蔽地物标绘方面的不足，降低外业调绘工作量，本文開展了利用航拍影像、航拍视频与手机拍摄等多源数据提高隐蔽地物识别率方法的研究，并在生产实践中取得了较好的效果。

1 利用多源数据提高隐蔽地物识别率原理

1.1 隐蔽地物识别率低的原因分析

在利用无人机低空摄影测量技术生产DLG、DOM等测绘产品的过程中，不能很好地识别隐蔽地物的原因有很多，经过研究分析认为主要有以下几个方面的原因。

（1）无人机低空摄影测量航线规划作业过程中，为了保证航飞作业安全、作业效率等，航飞作业航线高不能设定过低。但航拍影像的地面分辨率则随着航线升高而不断降低，而地面分辨率越低，对地物识别效果就越差。

（2）低空摄影测量后期数据内业处理基本先采用三维建模软件建模，然后在三维模型基础上进行DLG产品生产;三维建模成果必然会降低原始航摄影像的地面分辨率。

（3）外业航飞作业由于规划航线高度、相机航拍角度、树木和房屋遮挡等原因，导致对隐蔽区域的航拍影像采集不够全面、有效资料不够。

1.2 提高隐蔽地物识别率的技术原理

采用低空摄影测量技术生产DLG的过程中，对隐蔽区域的地物不能很好地识别，直接原因是在三维模型上看不见、看不清与辨不明实地的隐蔽地物。因此，只要通过相关技术把三维模型的隐蔽区域与原始航飞影像、航拍视频、手机采集影像等数据资料建立关联，通过多数据源查证，就能提高隐蔽地物的正确识别率。

2 技术路线

2.1 多源数据关联数学模型设计

无人机航测影像与手机拍摄的相片都记录有GNSS经纬度坐标信息。因此，所有的影像资料可以通过位置信息建立关联;而在航拍的视频过程如果能同时开启PPK数据记录，视频每帧影像对应的精确GNSS时间数据可通过设计软件算法准确地计算出，每一个PPK记录点数据同样记录有精确的GNSS时间，因此每帧视频数据都可以通过GNSS时间线建立关联，最终间接建立视频每帧影像与实地对应位置坐标的关联（如图1所示）。

2.2 多源数据关联模型方案实施

以广西水利电力勘测设计研究院某项水利工程航摄资料为例，下面介绍如何实现多源数据关联调用的相关过程。

2.2.1 多源数据格式要求

多源数据关联模型对多源数据格式的要求主要有以下几点：①影像图必须具有经纬度坐标信息;②航飞视频资料必须具有同步采集的PPK数据。

2.2.2 多源影像资料初始化处理

①通过软件提取每张影像图的经纬度信息;②通过PPK解算软件解算每个PPK记录点坐标数据与数据采集时的GNSS时间;③经纬度高斯坐标投影转换及坐标误差改正，生成南方CASS软件DAT格式的数据。DAT文件中代码数据为每张原始航摄影像图在电脑的绝对文件路径。

2.2.3 影像资料关联调用

采用南方CASS绘图软件以GNSS控制点形式把每张航摄影像图展绘到DOM图上，各个展点数据均含有其原始航摄影像在电脑的绝对文件路径信息，然后基于CAD二次开发技术完成简单的软件工作，就能利用绝对文件路径信息实现原始航摄影像关联调用、查看。

2.2.4 视频资料关联调用

视频资料关联调用与航摄影像图的调用基本类似，同样把PPK记录点展绘在DOM图上，各PPK点的护展属性均记录有对应视频路径和采样时间等信息。根据隐蔽区域的坐标确定对应地点的PPK记录点，接着软件就可以根据PPK点属性信息计算出对应的视频段，再调用播放器进行视频播放。通过这种方式进行视频调用，可以快速找到每处隐蔽区域的视频资料，对隐蔽地物的进行准确识别。

2.2.5 通过关联调用识别隐蔽地物效果

图2左边某低压电杆在DOM图的影像基本是模糊不清的，右边原始航摄影像中电杆较为清晰。通过关联调用，对两张图进行比较分析，可以十分准确地识别出该地物应为低压电杆。因此，通过关联影像资料的调用，能较好地提高隐蔽地及航拍成像质量偏差的地物的识别率，对减少外业调绘工作量有较好的作用。

3 评价及改进方向

通过本次测绘工程项目的实践，证明了利用多源数据提高隐蔽地物识别方法的有效性，但要更有效地使用该方法，则必须对外业航飞计划做出适当的调整，增加多视角、多航高的航摄影像及视频资料的采集量。但该方法当前只能实现点到面的定位，只能定位到对应某张原始影像图或视频段，隐蔽地物在原始影像的点位还需人工进行确认。实现点到点的自动关联定位是后续的研究方向。

参 考 文 献

[1]CH/Z 3003—2010，低空数字航空摄影测量内业规范[S].

[2]CH/Z 3005—2010，低空数字航空摄影规范[S].

[3]何桂英.基于低空航空摄影测量的城市变化检测技术研究[J].科技资讯，2010（20）：9.