地形成图测绘中无人机倾斜摄影的应用研究

陈超 谢强 李彪

江苏省地质测绘院 江苏南京 211102

无人机倾斜摄影技术操作灵活、效率高，且成本偏低，在拍摄测量角度时可从垂直、倾斜等角度进行，最终获取的影响信息更加丰富，可将地物情况更全面的反映出来。因此，将无人机倾斜摄影技术应用于地形图测绘中，可实现地理信息的快速获取，能将更精准的信息数据供于地图绘制，可将地图绘制精度方面的要求有效满足。

1 无人机倾斜测量技术概述

1.1 无人机倾斜摄影基本原理

倾斜摄影技术早期主要负责采集建筑外立面纹理信息，且是安置在有人飞机上。近年来，无人机倾斜摄影技术获取了更显著的发展，其内新增的空三模块能够处理采集到的图形，可从多角度采集建筑物场景信息。倾斜技术相机传感器包含两种镜头，其一为3个传感器镜头，其二为5个方向的传感器镜头。在传感器镜头的运用下，能够从前、后、左、右及垂直方向对地物展开拍摄，同时可完成相应影响数据和信息的获取。随后，进入区域网联合平差、影像匹配及DSM生成等环节。

1.2 无人机倾斜摄影技术特点

无人机倾斜摄影技术的特点由下述几方面组成：其一，将传统航空摄影技术充分融合在内，并以此为基础实现了更深层次的发展，形成了倾斜摄影技术，通过无人机的搭载，可支持影像数据采集并建立三维模型；其二，在地物影像数据的获取中，可从不同视角与视点进行，地物位置、外观及高度情况的反映更全面[1]。同时，还可输出包含DOM、DSM、DLG等在内的多种结果；其三，具有更大的视场角、更高的分辨率；其四，针对同一地物，能将多重分辨率影像获取。

2 无人机倾斜摄影实例

2.1 影像数据获取

某地形图测绘期间，采用八旋翼型无人机展开试验。它包含五个镜头的倾斜相机、八旋翼型无人飞机平台、遥控设备及地面监控站等。

该试验中，航高设计相对为300m，飞行架次共计2次，航带规划20条，航向重叠度75%。五个镜头共计拍摄了1万余张照片。

2.2 POS数据计算

采用无人机倾斜摄影能够高效率、快速的采集影像数据，然而因无人机重量轻、体积小，与传统大飞机航测相比，姿态稳定性不足。八旋翼型无人机飞行中，其姿态在自驾仪的运用下不断调整，极有可能出现大旋偏角，存在严重影响畸变的风险。对此，首先应将POS数据格式更改，确保能够朝着软件Photo Scan顺利导入[2]。打开“工具”中的“相机校准”，在将相机精度合理调节并修正之后，完成相机焦距、像元尺寸大小等多个参数的输入。无人机畸变校正参数：3.61mm 焦距长度，1.58un 像元尺寸，输入后可自动改正像主点偏移量。

2.3 点云数据获取

在垂直影像相机校正处理及倾斜角度摄影结束后，依托POS数据、地面控制点处理计算，能够较精确的获取每张航片的方位信息。随后，以POS数据和影像数据为对象，通过空中三角测量获取外方位元素。以Photo Scan平台影像密集匹配技术为依据，结合影像数据及空中三角测量得到的结果，可将影像匹配点云数据顺利采集。

2.4 三维建模生成

将密集匹配技术获取的点云数据与POS数据、影像数据及空中三角测量结果联合之后，顺利构成试验区域三维建模。三维建模在密集匹配技术的实施下，具备更显著的硬件性能。POS数据无人机在地面控制点下高度自动化三维重建测区地貌，具备真实纹理的三角网络模型。同时，倾斜摄影原理与三维模型的联合运用下，三维模型精确性更加显著。

2.5 地形图平面精度检查

为对试验区地形图平面精度进行检测，共计进行15个平面检查点的实地测量，下表1为地形图平面精度数据情况[3]。采用误差（M表示检查点点位误差，n表示检查点个数），代入表1所述的ΔX、ΔY和ΔXY数据，取得0.74的检查点点位误差。依据《工程测量规范》（GB50026-2007）中给出的0.8mm的点位误差，参考比例尺为1：500，在计算之后即可获取0.4的点位误差限差，证实了此次试验点位误差与1：500比例尺精度要求相符合。因此，地形成图测绘中无人机倾斜摄影技术的应用，精确度可靠。

表1 平面检查点地形图平面精度数据

3 结语

本次地形图测绘试验中，通过无人机倾斜摄影的运用所获取的结果，经检验之后与相关要求相符合。这也证实了无人机倾斜摄影技术在地形成图测绘中的应用，不但有助于数据精度的提升，同时也可实现自动化测绘。然而，具体应用实践中，无人机倾斜摄影技术依旧有个别问题存在，相关人员需要着重予以关注并积极改进，同时还需深入探索，以便该技术能够得到更广泛的应用。