无人机倾斜摄影技术的应用

尹宝田

摘要：随着无人机技术的快速发展，无人机倾斜摄影技术在建设数字化城市得到了广泛的应用。随着科技的不断发展，无人机倾斜摄影测量在各行各业得到了广泛的应用，并促进了相关行业的发展，如智慧城市、城市规划、国土资源等方面。文章在探讨了无人机倾斜摄影技术应用前提后，对于无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用进行了分析。

关键词：无人机；倾斜摄影技术；应用

一、导言

21世纪的現代社会，无论人们的日常生活，还是各行各业的发展，都受到了科技发展的深刻影响，产生了重大而深远的变化，其中倾斜摄影测量就是随着科技发展而产生的一项重要科技。随着计算机软硬件技术和先进的高精度定位定姿技术的发展，倾斜影像快速高精度建模和模型后期测绘应用也带来跨越式发展，尤其在基础测绘、土地资源调查监测、土地利用动态监测、数字城市建设和应急救灾测绘数据获取等方面具有广阔市场前景，甚至会在这些方面颠覆测绘传统的作业方式。

二、概述

（一）倾斜摄影测量与传统摄影测量的区别

倾斜摄影测量是通过获取研究区域各摄站点含垂直、前视、后视、左视、右视5个方向的影像，生成三维实景模型来研究被摄区域地物的平面位置、大小、性质、形状、侧面、立面、纵横断面、地形起伏及场景模拟等特征的高新技术方法。而传统的摄影测量主要是通过获取研究区域各摄站点的中心投影影像生成正射影像来研究被摄地物的平面位置、大小、形状和性质。传统的摄影测量主要用于生产正射影像、测制各种比例尺地形图；而倾斜摄影测量除了可以生产正射影像、测制各种比例尺地形图，还能生产三维实景模型，测量地物的侧立面和纵横断面，进行三维场景模拟等，360°无死角地对地物进行研究，极大地扩展了摄影测量的应用。

（二）倾斜摄影的特点

无人机倾斜摄影技术不仅能够真实的反映地物情况，无需大量耗费人力物力，而且可通过先进的定位技术嵌入精确的地理信息，拾取更丰富的影像数据信息。无人机倾斜摄影能相对于正射影像反映所测地域周边的真实情况还能多个角度观察地物，能更加真实的反映地物的实际情况，极大弥补了正射影像应用的不足。无人机倾斜摄影可实现单张影像测量通过配套软件的应用，可直接基于成果影像进行包括长度、高度、面积等的测量，扩展了倾斜摄影在行业中的应用。无人机倾斜摄影在地形侧面纹理中可采集针对各种三维建模的应用，利用航空摄影大规模成体的特点，加上从倾斜摄影批量提取及贴纹理的方式，能够有效降低地形三维建模的成本。

三、无人机倾斜摄影测量技术的应用

（一）三维模型生产

无人机倾斜摄影技术应用前需要相应的三维模型生产。工作人员在三维模型生产的过程中应当在将影像经过预处理后就无缝的进行三维模型的生产。在这一过程中基于倾斜摄影所得影像数据的利用方式能够将所得到的三维模型分为两种方式：第一种是通过单独利用倾斜像片作为纹理来生产三维模型并且通过利用相关软件获得的三维模型；第二种则是通过基于倾斜摄影生成三维模型测绘地形图的流程基于无人机倾斜摄影生成三维模型测绘地形图。其主要表现模式为主任务下达与申请空域、外业航飞数据采集、像控点布设与量测、内业空中三角测量等方面的工作。

（二）2POS数据计算

由于无人机倾斜摄影获取的影像数据，速度快、效率高，但无人飞机的体积小，重量轻姿态稳定性方面不如传统的大飞机航测。因八旋翼型无人飞机在飞行中伴随自驾仪对其姿态的不断调整，可能会产生较大的旋偏角，还可能导致影像畸变较为严重。首先要将POS数据格式做一定的修改，让其能顺利导入软件PhotoScan当中去。先在“工具”中打开“相机校准”然后对其相机的精度进行相应地调节与修正。像主点坐标、像元尺寸大小、相机焦距等参数的输入。像素尺寸=像元尺寸大小×4000mm，然后输入焦距长度。无人机畸变校正参数是：像元尺寸大小为1.58un，焦距长度为3.61mm，输入之后，像主点偏移量就会自动改正。影像数据和POS数据存放的路径不要出现中文。原始数据的存储路径和成果数据最好不要存放在一个数据盘，可能会影响数据处理的速度。

（三）数据预先处理

无人机倾斜摄影技术应用前应当做好数据的预先处理。工作人员在数据预先处理的过程中首先应当在得到航飞数据后细致的检查影像和是否一一对应，然后以此为基础来检查影像的质量是否存在问题或者是是否清晰以及有无大范围模图；其次，工作人员在数据预先处理的过程中还应当通过模型编辑的方式来检查生产地形图的合格以及存在精度检查模糊遮挡的现象。与此同时，工作人员在数据预先处理的过程中还应当避免因为光线反差和强度差异来影响到三维建模的精度和效果。

（四）数学形态学滤波

数学形态学滤波它是一种常用于图像处理的算法。它主要将点云数据按图像二维格式进行数据处理。其原理通过膨胀与腐蚀进行不同组合，得到开闭运算。而开运算是指将图像先做腐蚀然后再做膨胀处理。闭运算先做膨胀然后做腐蚀处理。最后，通过对点云数据分别进行腐蚀、膨胀处理可以得到窗口小而高程值最大。

（五）其他应用

利用无人机倾斜摄影快速生成的三维模型，可以友好对接多个第三方平台，从而实现更多应用，例如实时三维平台视频监控、地下管线三维管理、真实三维直观淹没分析用于城市低洼地区管理、空间可视域分析主要用于安保工作、基于倾斜摄影真实的地形剖面分析等，目前也随着无人机倾斜摄影的低成本、高效率而逐渐得到广泛应用。

无人机倾斜摄影技术的诞生，正在逐渐颠覆传统测绘的作业方式，该技术通过无人机低空搭载先进的定位设备和多镜头摄影技术获取高清晰立体影像数据，实时嵌入精确的地理信息，获取更丰富的影像信息，后期可快速自动生成三维地理信息模型，快速实现地理信息的获取。随着电子技术的发展，以及国内外的软、硬件厂商的开发应用，无人机倾斜摄影及其后期应用由于其效率高、成本低、数据精确、操作灵活等特点，将会得到更加广泛的应用。

结束语

综上所述，随着无人机倾斜摄影测量技术的不断进步和发展，这项技术的应用得到广泛深化，本文基于无人机倾斜摄测量技术克服了传统的三维建模方法，它影通过获得影像数据和POS数据进行空中三角测量，再利用匹配点云数据建立三角格网络模型从而构成新的三维建模。此三维建模具有测量范围广、成本低，耗时短、成图精度高且速度快等优势，对实现数字化城市的发展有重要意义。

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