倾斜摄影测量技术应用及前景分析

倾斜摄影测量技术应用及前景分析

江彩明

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摘要：近些年，在社会发展下，我国的科技水平得到进步。现阶段，为摆脱航空器仅能通过垂直拍摄获取地物顶部信息的局限性，倾斜摄影测量技术应运而生，同时取得了快速发展，可以通过三维建筑建模获取全面地物信息，在工程测量、地形图测绘等领域获得了较好应用前景。在把握倾斜摄影技术流程的基础上，结合大比例地形图测绘实例对技术应用要点展开了分析，利用无人机搭载传感器完成倾斜影像采集，并通过自动建模生成三维实景模型。从技术应用效果来看，通过检验测图精度，确定倾斜摄影测量技术应用可以满足1∶500大比例尺地形图精度要求。结合多视影像、三维测量等关键技术应用现状，提出了倾斜摄影测量技术提升模型输出质量等发展展望。

关键词：倾斜摄影测量；技术流程；应用现状；前景

引言

计算机处理能力的不断提高使数字城市到智慧城市再到孪生城市建设都发生了质的飞跃。学者们利用无人机倾斜摄影测量技术开始在不同领域开展研究和应用。借助无人机倾斜摄影测量技术建立三维模型，实现了图形数据快速获取，提升了规划测量项目作业效率，节省了大量人力财力，提升了测绘服务效能。利用无人机倾斜摄影测量与GNSS测量分别获取研究区数据。通过无人机影像建立研究区三维模型，并使用中误差评定模型精度，结果表明，无人机倾斜摄影测量数据精度可靠，能够满足大比例尺测量精度要求。提出通过无人机倾斜摄影测量技术建立灾害现场三维模型，利用三维模型进行统计和分析，以便快速展开道路抢通、灾害评估及灾害监测等工作。利用正射影像绘制地形图时远地地物遮挡近地地物的问题,将无人机倾斜影像通过空三加密、点云数据匹配、三维TIN构建与纹理映射建立实景三维模型,并绘制地形图。利用无人机倾斜摄影测量获取不动产测量数据，处理得到三维模型并进行精度分析。结果表明，免像控情况下得到的不动产数据的平面中误差满足三级精度要求，有控制点情况下得到的不动产数据的平面中误差满足一级精度要求。

1无人机倾斜摄影测量技术原理

无人机倾斜摄影测量技术是在无人机平台上搭载不同角度的多镜头相机的同时，获取多个角度的影像数据；或者搭载单个相机，变化相机角度，多次拍照获取其多个角度的影像数据。其技术原理不同于垂直航空摄影方式，垂直航空摄影相机主光轴垂直向下，对地物的侧面信息采集较少，无人机倾斜摄影测量技术解决了这个问题，通过无人机超低高度飞行，多相机、多角度摄影或单个相机多角度摄影，获取地物顶面和侧面的高分辨率、高清晰度影像，通过数据处理构建实景真三维模型。

2倾斜摄影测量技术应用分析

2.1航拍参数

根据现场地形条件，选用大疆4Pro多旋翼无人机搭载单镜头相机进行影像数据采集。使用的航空器技术参数如表1所示，能够垂直起降且操控简单，适用于低空飞行。航拍系统由航空器、遥控器、飞控软件、PC和云台相机构成，云台能够在-90°~±300°范围内转动。相机为24mm的FOV84。镜头带自动对焦f/2.8-f11，传感器为CMOS，像素达到2000万。为达到五镜头摄影效果，通过DJIGO4软件完成环绕飞行模式设置，通过单点360°无死角拍摄完成地形地物倾斜摄影，角度达到-45°，选择太阳高度角大于30°择时进行影像采集，保证光强的同时减少阴影。将各圆形航线当成一个点，按照设定飞行半径进行飞行和拍照，设定半径超出高度20m。而航拍高度为80m，半径为100m，将航向重叠度设定为85%，旁向为80%，地面分辨率达到3cm。

表1航空器技术参数

2.2空中三角测量计算

为了还原像片之间相对位置关系，在没有导入像控点成果前进行一次空中三角测量计算，自动匹配同名点，经过第一次的空中三角测量解算后，可以预测像控点的位置，提高像控点刺点效率。第一次空中三角测量完成后，将像控点成果导入ＣＣ软件，在3SDView下查看像控点对应的空间分布，确定空间点位分布无误后，保存像控点信息。依据外业点之记和照片，将像控点刺在比较精准的位置上。为了提高刺点效率，可以先刺像控点对应的下视方向像片，软件可自动计算预测剩余的像控点位置。在完成刺点工作后，再一次提交空中三角测量解算，此时系统利用像控点对区域网模型进行约束平差，将区域网模型纳入到大地坐标系统中，完成绝对定向。空中三角测量完成后，同时会生成空中三角测量成果质量报告，查看质量报告是否符合基本精度要求。如果精度不符合要求的话，可以调整像控点刺点位置和计算参数的设置，直到空中三角测量成果符合要求为止。

2.3无人机倾斜摄影测量技术在建筑施工中的应用

无人机倾斜摄影测量技术得到的真三维模型可快速地制作数字线画图（DLG）、数字正射影像（DOM）和数字高程栅格图（DEM），为建筑施工提供全面的空间数据参考。实践项目中应用后，在下面几个方面应用效果显著。第一，无人机倾斜摄影测量真三维模型实现建筑施工现场全场景三维可视化，为项目决策提供了直观、可靠的数字孪生工地，真实还原施工现场，服务智慧工地管理。第二，基于可量测的实景三维模型，为现场工程测量员提供绘图和获取测量数据的依据，助力点位放样、面积测量、体积测量等施工测量工程，提高了工作效率，降低人工成本。第三，真三维模型与BIM模型相叠加，可视化虚拟施工现场布置和虚拟施工进度管理，通过真三维模型与BIM模型相对比，可分析施工进度和施工误差，实现工地管理数字化。

3应用现状

通过加强各种关键技术的应用，倾斜摄影测量技术精度逐步提升。现阶段，倾斜摄影测量技术在矿山测量、工程测绘、城市规划等各个领域得到了应用。如在矿山测量方面，应用该技术能够完成矿山内部测量，完成泥石流、滑坡等各种地质灾害探测。通过无人机搭载摄像头进入矿山内部，能够对矿山内部环境图像测绘，为分析矿山活动带来的环境变化提供依据。但在技术应用实践中，受矿山内光线、信号干扰等因素的影响，无法有效保证测绘精度，给技术应用带来限制。在工程测绘领域，应用该技术能够全面反映测区交通、水系、建筑等各种情况，提高外业勘测效率，通过三维建模为工程设计提供科学依据。近年来在城市规划工作中，由于实体信息均通过三维模型承载，倾斜摄影测量技术得到了应用。在智慧城市建设过程中，为获得多尺度、多时空的信息，需要利用无人机航拍方式进行地表各类建筑物的测量，通过三维可视化模型为城市规划设计提供地理信息服务。但值得注意的是，技术应用将受到航片质量影响，继而受到天气、遮挡物等复杂因素的限制。如受天气因素影响，飞行平台无法保持稳定，将造成航片重叠度范围等发生变化，继而给影像纠正效果带来不利影响。而因遮挡物的存在导致部分测量数据存在较大误差，也将造成测量精度不高。

结语

在地形图测绘实践中，结合测区情况合理设置航拍参数和完成像控点布置，能够完成三维模型构建，达到1∶500图形测绘要求，凸显了倾斜摄影测量技术在该领域的应用价值。而加强多视影像、三维测量等关键技术的应用，能够进一步提高倾斜摄影测量精度，促使该技术应用范围不断扩大，在工程测绘、城市规划等各领域获得较好应用前景。但从技术应用现状来看，仍然存在输出模型精度不高的问题，需要通过约束建模、研发高性能航拍平台等措施提高测量精度。

参考文献

［1］殷新颖.倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的应用策略［J］.冶金与材料，2021，41（06）：121-122+124.

［2］金兵兵，金婷，刘洋，等.直升机倾斜摄影测量在违法建设巡查中的应用［J］.地理空间信息，2021，19（12）：73-76+6.