浅谈倾斜摄影测量数据的关键处理技术

高 强

（安徽省煤田地质局物探测量队，安徽 宿州 234000）

美国学者James Wallace Black在1860年时，于美国波士顿上空首次获得了世界第一张倾斜影像，后美国调查局以及美国陆军工程兵部队在1930年时，逐渐应用3A五镜头倾斜相机进行制图侦查以及监视工作。倾斜摄影以及倾斜影像在20世纪，主要应用于军事领域。随着此项技术的不断发展，在倾斜摄影测量技术方面，也有很多新的理论与方法不断涌现，为此项技术走向实用提供了强大的基础。该项技术充分有效地融合了数字地面采集技术以及航空摄影技术等，基于同一平台，同时对多种及多台传感器进行搭载，可以不同角度的对地面影像进行采集，避免了过去应用传统航空摄影技术进行测量的弊端，实现对地物信息的精确反映，还可将先进的定位技术进行充分应用，将地理信息精准的嵌入其中，影像信息更急的丰富，性能更加强大，成为测绘领域最具影响力的一项高新技术手段[1]。下文主要对倾斜摄影数据获取及处理的分类方法进行探讨，为各行业应用提供技术支持。

1 倾斜摄影测量技术构成

随着科学技术的不断发展倾斜，摄影技术也获得了极大的提升，对于倾斜摄影技术而言，主要包括，倾斜摄像机以及飞行载具和POS系统等。航拍作业过程当中，倾斜航摄仪能够携带在飞行载具上，飞行路线设计过程中，主要根据航线和重叠率进行设计，倾斜摄像机有三拼、五拼、十拼之分，地面影像信息采集过程当中，通过同步曝光形式来实现，航摄仪中的POS系统对应各组曝光影像，通过X、Y、Z、O、P、K一些外方位元素信息，实时的描述拍摄过程中的飞行姿态，在大比例尺测图以及三维实景建模，中倾斜摄影技术应用比较普遍，POS系统精度直接影响后期处理倾斜影像的质量。

2 倾斜摄影测量解决方案细分

伴随材料行业以及飞行仪器方面的快速发展，大型航摄仪通过运输机搭载进行信息获取的方式，被彻底打破，特别在实施一些中小型的项目过程当中，极大地限制了大型运输机的应用，对其成本控制造成很大影响[2]。将大容量电池技术以及模糊控制技术引入之后，无人机能够长时间进行续航飞行，而且还有极高的稳定性，在精细化低空建模过程中发挥的巨大作用，根据精度以及建模特点和飞行高度方面，合理细分倾斜摄影测量的相应解决方案。

（1）高空飞行载具与相机。对于大型的运-12运输机，在航空摄影过程当中，主要在600m高度层开展摄影测量工作，大型倾斜航摄仪（60kg）可由其进行携带，如徕卡RCD30、TOPDC、SWDC-5等。在飞行过程中具有非常稳定的飞行姿态，能够达到7h以上的飞行时间，特别是航空作业面积较大（100km2以上）时，其作用优势更加明显。获取高空数据过程当中，具有的优势主要体现在，在POS信息方面倾斜航摄仪具有非常高的精确度，而且不需要较多的控制点，通过匹配空三后，可以进行实景三维模型构建，大大提升测绘精度。但是获取高空数据过程中也有一定的缺点存在，首先要求较高的天气条件，作业成本相对较高，由于较高的飞行高度，会引发影像颜色失真，对单位面积模型分辨率造成很大影响。

（2）中空飞行载具与相机。综合考虑飞行成本分辨率以及模型颜色等各个方面，中空轻型飞行器获得了很好发展。直升机是重要的飞行载具，同时还包括动力三角翼等，中空作业主要飞行高度范围为300m～600m。多台单反相机将背板去掉，共同组成其所携带的倾斜相机，对同步曝光系统以及固定倾角云台进行设置，每日能够进行15km2～30km2的作业面积。在信息获取过程当中这种方式，没有较大的场地限制，可以快速的进行起降，转场速度较快，飞行高度不会影响到军民空域。模型颜色构建过程当中比较真实，同时还有非常高的分辨率。但是该项技术也存在一定的缺点，中空飞行过程当中，气流因素会影响动力三角翼，存在不稳定的姿态情况，倾斜相机在应用过程当中，缺少POS解决方案，这对实景三维模型精度造成很大影响。

（3）低空飞行载具与相机。为了有效控制飞行成本，保证分辨率，获得更加清晰的颜色信息，微型倾斜相机在无人机上进行挂载，获取相关数据信息方案得到了有效突破。无人机飞行过程当中滞空时间不长，同时具有有限的载重，所以在制作倾斜摄像机过程中，都是将镜头嵌入钛金云台进行制作，作业高度主要位居300m以下，作业范围，如一些景点高校建筑群和厂区等5km2～10km2的区域。利用该技术可以更加灵活地进行起降应用人员较少成本投入低，具有非常稳定的飞行姿态，同时具有精准的POS数据，能够更加逼真的对颜色模型进行构建，大大提升分辨率，具有较高的精确度。

3 倾斜摄影数据处理方案

（1）携带高精度POS信息的数据处理。平常普遍应用的，倾斜航摄解决方案以及微型航摄系统有无人机进行携带和倾斜航摄仪，POS数据精度非常高，对于空三网能够精确地进行还原，大大保证了相对精度，在处理接到工程数据库中发挥着重要作用。但是Smart3D软件在建模过程中，主要依照sift算法进行处理，然而其全程却无干预，在薄弱的POS信息部分，通过对影像惊醒自动拼接，进行建模和贴图方案，视觉效果较好，然而其模型精度会受到很大影响。所以较好的POS数据时，三维数据处理应当以测绘精度为目标。

（2）携带弱/无POS信息的数据处理。气流因素会对动力三角翼造成很大影响，倾斜影像获取时间，应当大于6°的旋偏角，没有准确POS数据现象，不支持弱/无POS倾斜数据在街景中不能进行直接导入，应于EOless模块内对初始POS信息进行初恢复，这样才可开展空三匹配和建模，然而效果却不是很好，效率还亟待提升，无POS倾斜影像数据，可利用Smart3D软件进行处理，将相应控制点进行若干添加，便可进行绝对定位，实景三维精度虽然难以得到有效保障，但能够实现快速的建模，更好的为城管以及警务工作提供相应的解决方案。