一、項目背景

西安城墻位于陜西省西安市中心，是第一批全國重點文物保護單位、5*旅游景區，是我國古代城垣建筑中保留至今最為完整的一處，也是當今世界現存最完整的古城墻。西安城墻墻高12米，頂寬12～14米，底寬15～18米，輪廓呈封閉的長方形，周長13.74千米。

古城墻是西安市城市整體布局的重要構成部分，承載著我國傳統的歷史文化。因此，對于古城墻的保護顯得尤為重要。無人機近景攝影測量技術能夠高效、準確、無接觸地獲取古城墻及附屬建筑物的影像數據，并通過計算機視覺技術對古城墻及建筑物進行三維重建，可以實現對西安古城墻的數字化及信息化，為古城墻的管理保護工作提供嶄新的思路和方向。

二、測區概況

項目測區位于陜西省西安市市中心，測量目標為西安市古城墻及附屬的古建筑、構筑物等，全長約13.74km，有效建模區域面積約為14km2。測區內地勢較為平坦，部分區域有百米高樓。

考慮到光線照射角度及背陰面陰影大小，規定無人機環繞飛行作業時間為10:00～15:00，在該時間段內，太陽高度角較高，光線陰影較小，適合飛行。同時，為了避免無人機貼近攝影測量影像數據采集過程中造成過曝現象，規定貼近攝影測量作業時間為9:30～10:00和15:00～16:00。

測區內共布設地面像控點48個，考慮到古城墻附近對于環境保護的需求，因此，像控點全部選擇點位清晰且易辨認的地面斑馬線、道路指示線等角點，像控點分布如下圖所示。

三、項目設備選用

由于此次拍攝的目標物包括城墻、城門、閘樓、城樓、箭樓、角樓、敵樓、女墻、馬面、甕城以及城墻內側民房及外側高層建筑物等，其中閘樓、箭樓、角樓、敵樓等結構復雜，多為通柱式結構，不僅包含平臺結構，還包含暗層、樓面以及挑臺等結構。復雜的結構和細致的紋理給攝影測量工作帶來了巨大的挑戰。

為了獲取測區的高質量航片，兼顧無人機的安全性，項目組選用設備為大疆M300 RTK無人機和睿鉑M6 Pros近景攝影測量相機。M300 RTK無人機，抗風性能優異，續航時間長，且具備RTK厘米級定位精度，可實現精確地航線作業及懸停作業。

M6 Pros量測型相機是睿鉑最新研發出的多用途產品，配備三軸增穩云臺，穩定性非常好，可以有效改正無人機飛行時姿態變化引起的成像時刻姿態偏移，保證曝光時刻的成像姿態與航線預設的姿態一致。

M6 Pros可直接使用DJI Pilot執行航點任務，具備實時參數設置、實時圖像顯示功能，同時，在相機控制方面也非常方便，可直接使用M300遙控器控制相機拍照及錄像。既可以用來生產正射圖像，也可以用于近景攝影測量建立高質量精細化模型，可保證5mm高分辨率的情況下離建筑物50m，在保證模型效果的同時也保證了飛行安全。

四、航線規劃設計

此次飛行航線設計使用Way Point Master完成，軟件可提供十余種航線規劃方案，包括環繞飛行、仿地飛行、帶狀飛行、雷達測繪、立面測繪等多種外業飛行作業模式，根據作業類型不同，提供適配作業方案。

城墻南永寧門段環繞航線示意圖1

使用WPM軟件對測區進行環繞航線設計，相較于傳統的五鏡頭作業，可以大大的減少傾斜攝影采集的影像數量，同時拍攝角度也更加豐富。此外，由于測區內建筑物密集，高且高樓建筑物較多，因此在環繞飛行后，再次使用M6 Pros相機對測區進行正射數據采集，以豐富建筑物的紋理信息，減少模型空洞的產生。

城墻南永寧門段環繞航線示意圖2

五、外業航飛概況

本次項目外業采集工作分兩部分進行，首先，使用M300+M6Pros+WPM對測區進行整體環繞式飛行，獲取整個測區的影像數據。設計航高為150米，地面分辨率（相機俯仰角-45°情況下的真實分辨率）約為2cm。

箭樓和城墻數據采集

甕城數據采集

其次，使用M300+M6Pros對城墻、城門、閘樓、城樓、箭樓、角樓、敵樓、女墻、馬面、甕城等進行貼近飛行，拍攝距離45m左右，分辨率約為4mm。西安城墻永寧門段有效建模面積0.7km2，環繞飛行采集影像1481張，正射影像634張，永寧門手動補拍照片210張，總計照片數2325張。

城樓正面數據采集

城樓側面數據采集

六、航飛數據處理

以永寧門段進行說明，西安城墻永寧門段有效建模面積0.7km2，環繞飛行采集影像1481張，正射影像634張，永寧門手動補拍照片210張，總計照片數2325張。本次數據處理采用中測智繪Mirauge 3D軟件，空三一次性通過，空三解算時間約35min，建模時間約3小時。

七、模型效果

7.1?

原始模型效果

7.2?

修飾后模型效果

八、項目總結

從飛行情況來看，環繞飛行高度150m，地面分辨率可達2cm，貼近飛行距目標物距離45m，分辨率可達4mm，*可滿足項目需求。并且，環繞飛行相較于傳統的五鏡頭沿航線飛行，獲取的影像數據可以減少4/5左右，大大減少了內業的數據處理壓力，解決了外業一直拍，內業不出活的尷尬局面。

在整體效果方面，M6 Pros的參數設置融合了睿鉑多年的作業經驗，相機參數波動被約束在一個相對固定的范圍，可在大部分環境下保證數據采集的質量。

細節上，M6 Pros的COMS尺寸為35.7mm×23.8mm，像幅面積是精靈4 RTK的7.3倍，更大的畫幅可帶來更好的寬容度和高感，航片采集的城樓及城墻細節內容會更加豐富，其作業效率也會越高

九、單位簡介

南京維新空間信息技術有限公司是一家集測繪、地理信息領域的技術型企業。公司擁有專業的團隊和核心的技術產品，專注于影像及三維激光技術，提供實景三維GIS服務。公司業務涵蓋測繪地理信息裝備*、實景三維建模全流程工程服務、空間數據應用服務和實景三維建模技術輸出。公司秉持“工匠”精神，切實為用戶提供實用、高效、簡單的產品和服務。