采用无人机倾斜摄影技术生产数字高程模型(DEM),原因是传统地形数据获取方式中,人工实测效率低下且覆盖范围有限,卫星遥感则易受气象条件干扰,精度难以保证。倾斜摄影技术通过无人机搭载多镜头倾斜相机,实现垂直与多角度倾斜拍摄,可一次性完成大范围区域的地形与地物信息采集。其获取的影像具有 70%~80% 的高重叠度,能够为后续处理提供丰富的纹理信息,在山区、城市等复杂地形区域的应用中,精度与效率均优于传统方法,因此被广泛应用于工程勘察、国土规划等领域。以下将系统解析倾斜摄影数据生成 DEM 的核心流程:
数据采集与预处理
无人机在数据采集过程中,除获取高分辨率影像外,还同步记录每张影像的曝光点位置与姿态信息(POS 数据),为后续空间定位提供初始基准。影像预处理阶段需进行质量筛选,剔除模糊、错位等不合格数据,再通过专业软件(如 ContextCapture)完成相机外方位元素解算与稀疏点云生成。对于高精度要求的项目,需布设像控点(已知精确坐标的地面标志),通过空三加密技术进一步优化相机参数与点云定位精度,为后续处理奠定可靠基础。
点云生成与滤波
基于预处理得到的相机参数与影像数据,利用密集匹配算法可生成包含地表所有特征的密集点云。该点云不仅包含地面点,还涵盖建筑物、植被、电线杆等非地面要素,需通过滤波处理剔除这些干扰信息。常用滤波方法包括基于点云密度的自动分类算法与人工交互编辑(如使用 TerraSolid 软件),例如在植被覆盖区域,通过滤波可有效去除树冠与树干点,保留林下真实地面高程。
DEM 生成与质量控制
经过滤波的地面点云需构建不规则三角网(TIN),通过线性内插或最小二乘法等数学方法将其转换为规则格网 DEM。部分专业软件支持在实景三维模型上手动采集特征点线,进一步优化三角网结构。生成的 DEM 需依据《CH/T 9008.2》行业标准进行质量核查,包括相邻图幅的接边精度检测、局部异常值修正等,确保成果满足应用需求。
软件工具的选择
主流软件各具特色:大疆智图支持从影像到点云及 DEM 的一键式生成,操作便捷,适合入门级应用;ContextCapture 在大型项目中表现突出,通过精细化空三加密与密集匹配可生成高精度点云;图新地球则集成点云快速转换功能,能直接输出 DEM 与等高线,大幅简化操作流程。当前研究正聚焦于算法优化,通过点云自动分类技术减少人工干预,进一步提升 DEM 生成效率。
应用场景与数据规范
DEM 广泛服务于地形分析、土方量计算、地质灾害监测等领域,例如甘肃省在村庄规划中采用倾斜摄影技术生成 1:10000 比例尺 DEM,为规划决策提供了精准的地形数据支撑。需注意的是,未经滤波处理的点云生成的实为数字表面模型(DSM),需通过严格滤波去除非地面要素。此外,水体区域因反光易导致点云失真,需进行专项处理。最终输出的 DEM 通常采用 GRID 或 TIFF 格式,必须符合国家及行业相关技术标准。
综上所述,倾斜摄影技术生成 DEM 的核心在于通过精准的点云滤波与三角网构建,实现地形信息的数字化表达。流程中需重点把控预处理精度、滤波效果与质量核查三个关键环节,结合专业软件工具的特性,可高效生成满足行业需求的高精度 DEM 成果。