基于无人机和SfM的地貌数据采集精度影响研究

作     者：李文达 闫启明 张尚弘 王龙 刘大为 LI Wenda;YAN Qiming;ZHANG Shanghong;WANG Long;LIU Dawei

作者机构：华北电力大学可再生能源学院北京102206 天津港(集团)有限公司天津300461 

出 版 物：《应用基础与工程科学学报》 (Journal of Basic Science and Engineering)

年 卷 期：2019年第37卷第6期

页      面：1225-1234页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081601[工学-大地测量学与测量工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0816[工学-测绘科学与技术] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：天津港2018年科技计划项目 十三五国家重点研发计划课题(2016YFC0401407) 

主　　题：地貌数据采集 无人机 SfM 测量精度 三维重建 

摘      要：无人机低空摄影测量与SfM方法作为最新的地貌信息测量手段,受到了越来越多的关注,已经应用于多个研究领域.本文基于无人机摄影测量与SfM技术,应用大疆悟二飞行器、禅思X5S云台相机、Agisoft PhotoScan软件,研究了拍摄高度、拍摄角度和照片重叠度对地貌数据的测量精度,以及对区域三维重建模型效果与生成时间的影响.结果表明:拍摄高度越低,照片重叠度越高,测量结果精度越高.当拍摄高度200m,单点重复次数8.0时,测量结果的空间分辨率4.1cm,水平误差和垂直误差在25cm以内.拍摄角度对结果的水平精度和垂直精度呈现出不同的影响,拍摄角度越垂直于地面,测量结果的水平误差越小,垂直误差越大,反之亦反.另外,在三维模型重建中,拍摄角度越倾斜,模型的侧面纹理越完整清晰,反之模型的侧面纹理越不完整甚至缺失.此外,测量精度与测量的内外业工作量及三维模型的可视化效率之间存在制约,因此需根据具体的需求设计相应的测量方案.本文的研究成果可以为基于无人机与SfM方法的地貌数据采集与三维重建的精度控制和采集方案设置提供定量参考.