无人机倾斜摄影技术研究与应用

无人机倾斜摄影技术研究与应用

盛建新

永嘉县勘察测绘院浙江永嘉325100

摘要：我国经济的快速发展使我国快速进入现代化发展阶段。伴随着科技水平的不断提高，人们的生活有了很大的变化，各行各业也都取得了很大的发展，产生了质的飞跃。而倾斜摄影测量技术就是伴随着科学技术的发展而产生的一项测量技术，其能够通过一个飞行平台搭载多个传感器有效的实现同步影响采集，由此来获得更加真实的精确的地物信息数据。

关键词：无人机倾斜摄影技术；研究与应用

1.引言

时代的进步，科技的发展是我国各行业迎来新的发展机遇和空间。机载倾斜摄影测量技术是获取三维空间数据的主要手段，在机载倾斜摄影装备方面，2010年国内首次引进倾斜摄影设备并开始应用尝试，并实现大范围推广应用。

2.无人机倾斜摄影技术概况

倾斜摄影技术发展于传统的有人飞机上，早期并未应用于测绘领域，仅以采集建筑立面的纹理信息为主要目的。随着图像匹配技术和融合技术的快速发展，无人机倾斜摄影技术逐渐应用于大比例尺地形图测绘等方面。倾斜摄影测量技术的航摄系统一般由各种无人机搭配飞行，在无人机中装载倾斜数字航空摄影相机，配套安装航摄路线规划软件、机载定位系统和飞行管理系统等。无人机倾斜摄影生产技术流程见图1。

图1无人机倾斜摄影技术工作流程示意

3倾斜相机的性能要求

在倾斜摄影系统中，其镜头的数量和类型有很多中，不仅有多头的，而且还有单头的，能够通过不同角度来获得图像，并且能够实现单架次操作的广度和深度。一般在无人机实施航空测量工作时，其像素会控制在3500万以上，因为倾斜摄影技术是对一次曝光获得影像像素实施控制，所以在测量过程中不能对单一相机的像素进行固定，而对其工作的时间，电池的寿命以及曝光的功能和图像的采集等功能则可以实施限制，虽然器械曝光能够获得更好的更高的像素，但是因为成本，还需要对其进行适当的控制。通常情况下，单个镜头的像素要控制在2000万以上，而一次曝光的像素也要控制在1亿。此外为了满足特定条件下的测量需要，相机的作业时间也要控制在90分钟以上，并且要确保其能够全天候的作业，而且只有具有曝光功能的相机才能充分满足影响重叠度的具体要求。

4无人机倾斜摄影技术的优势分析

与传统的摄影技术相比，无人机倾斜摄影技术具有明显的优势，主要体现在以下几个方面：（1）能够从多角度获取摄影目标物的影像，与正射影像相比，该技术能够从多方位观察目标物，能够快速的实现目标物侧面纹理信息的获取，有效的弥补了正射影像仅从直射方向获取目标物信息的缺点，且该技术获得的数据信息更适合于建设三维数字城市等，降低了建设三维模型的成本；（2）实现了单张影像量测，借助相应的处理软件系统实现了单张影像中高度、角度、面积、长度、坡度等信息的获取；（3）获得的倾斜影像分辨率更高，影像色调、纹理更清晰，有助于更真实的还原目标物的实际面貌；（4）与GIS技术数据相比，倾斜摄影技术获得的数据量小，便于网络化应用，有助于推动数据共享建设进程；（5）简单、高效生产DEM、DOM，该技术在数据采集过程中具有高的采集效率和精度，提高了生产DEM、、DOM等的效率。

5无人机倾斜摄影测量技术的关键

通过无人机倾斜摄影技术而收集的图像有垂直的还有倾斜的两种。一般其摄影测量的方向主要有无约束的和附件约束的区域网平差，还有倾斜摄影的直接定向三种，而无人机摄影测量技术的另一种重要技术就是多视影响密集匹配技术，通过倾斜图像，能够以更大的尺寸更高的分辨率来清晰的显示地面的物体。该技术不仅能够用在对影像的预处理工作中，同时还能应用在三维模型的制作中。

6控制测量相片

测绘的精确程度可以通过控制测量相片的方法来提高，比如要严格按照相关的规范进行布设控点。在进行布设控点的时候要注意以下几方面事项：①要根据需要测绘区域的实际地形地貌将其划分为若干个测绘分区，在此之外的像控点要布置在图轮廓线外，一般情况下航向基线应该大于1条、旁向要大于100米的部位；②必须满足在航线两段的控制点偏离的半径长度要小于1条基线的一半；③要充分考虑到测绘区域的地形和地貌特征选取相应的像控点位置，选取原则要确保没有争议、容易识别的地区，例如明显的标志性建筑物和房角等；④如果像控点选择在山头，要选择一些平头山或者是地形变化不大的地方，这样可以极大的增强测量的精准度；如果像控点的高度变化范围小一点，也可以大大增加倾斜摄影测量精确度；⑤布设像控点一般不要选取在有植被的区域或者是高大的建筑物拐角处，在这些地方布控点很容易出现视线遮挡导致测绘精确度下降；⑥不要在大面积水域区域进行布置摄像控点；⑦布设像控点要选取交通便利的区域，这样可以更好的保存数据。

7无人机倾斜摄影数据成果的加工提取

在获取数据信息时，无人机倾斜技术首先对地表的物体获取完善的基础信息，这些信息不仅包括城市房屋的外框，而且还包括周边的一些矢量信息，而工作人员就是依据这些信息迅速的生产三维模型，来绘制地形图；其次就是建立快速模型库，以基础数据作为基础，再通过第三方数据处理软件，形成人机交互三维建模，从而生产三维模型，然后在对数据进行仔细的检查，在确认没有错误以后进行三维模型的计算，建立空间系统，最后提交工程，设置名称，最终生成完整模型。

8建立三维数据模型和采集数据

建立三维数据模型依靠的是多角度倾斜影像进行的一系列操作主要有联合平差、几何校正、多视匹配等，最后将三维倾斜模型进行可视化处理的过程。建立完三维数据模型以后，通过软件的处理可以轻松的获得测绘区域的地形特征的相关数据信息。①采集地物要素的工作主要是通过人工手动来完成相关的测绘任务，例如像控点、建筑物等都需要进行手动拍摄影响，这样做的好处就是可以提高测量的精确程度；②自动提取地貌要素三维信息工作，其主要内容涵盖了高程注记点、测绘区域等高线等相关的数据采集工作，这些工作内容完全可以依靠平台处理软件来完成，但是要投入使用的话还需要测绘人员进行后期的人工整饰与调整。③处理要素的遮挡问题。为了提高最终测量数据的精准度，就必须要对相片资料信息中的遮挡区域进行补充测量。

9无人机倾斜摄影的应用范围

当前，在民用领域中，无人机主要应用在1：2000以及小比例尺地形图的测绘、地质条件的勘测以及对自然灾害的检测，再有就是交通管制、通信中继以及农药喷射等很多项目中，因为每个地区以及国家所面对的实际情况都不一样，尤其是在国土测绘以及灾情和气象等方面，因此对无人机的技术提出了不同的要求，所以面对不同的情况要进行具体的分析。当前，无人机因其成本低，而且操作简单和数据精确等优势在城市的规划和管理、三维城市建模中得到了很好的应用。而在未来，相信会在更多的领域中得到更为广泛的应用。

10结语

总之，与传统的测量技术相比，无人机倾斜摄影测量技术具有非常显著的优势，其不仅影像的清晰度高，而且所出的模型也更精细和真实，因此能够更好的满足工程项目对建筑模型的需要。

参考文献：

［1］谭仁春，李鹏鹏，文琳，潘澄．无人机倾斜摄影的城市三维建模方法优化［J］．测绘通报，2016（11）：39-42．

［2］孙亮，夏永华．基于无人机倾斜摄影技术测绘大比例尺地形图的可行性研究［J］．价值工程，2017，36（8）：209-212．

［3］赵宏，杜明成，吴俐民，勾威，郑莹岗，赵雷，靳晓兰．基于倾斜摄影测量技术的智慧城市5D产品制作工艺实现［J］．测绘工程，2016，25（9）：73-76．