探讨无人机倾斜摄影测量的关键技术及应用领域

刘影

摘要：伴随着我国科技水平的发展，摄影测量技术也有了很大进步。倾斜摄影测量这一项高新技术也随之兴起，并且在各行各业各领域都发挥着不可小觑的作用。无人机倾斜摄影测量技术在实践中能够精准提供被测对象的实验数据，并通过分析这些精确数据生成三维实景模型，以支持相关产业的生产与发展。在无人机倾斜摄影测量基础上探讨该技术的发展与应用。

关键词：无人机;倾斜摄影测量;关键技术;应用领域

无人机倾斜摄影是指通过携带有摄像头的无人机，通过多个角度对待测目标进行测量的操作。相较于传统的垂直摄影，倾斜摄影可以将待测物体或地区的高度差展示出来，使所拍摄的景象更加的真实、直观。因此，研究无人机倾斜摄影在测绘工程中的应用，对于提升我国的测绘水平具有重要的意义。

1无人机倾斜摄影测量技术的基本原理以及特点

1.1无人机倾斜摄影测量技术的原理

利用无人机倾斜摄影测量技术拍摄照片时，其会记录航高与航速、航向、旁向重叠、坐标等数据，最后将这些数据通过特定的数据处理软件进行处理，并将拍摄的影像统一纳入坐标系统中。

1.2无人机倾斜摄影测量技术的特点

1）通过无人机倾斜摄影测量技术拍摄得到的三维数据能够将地物的外观、位置以及高度等属性真实的反映出来。2）无人机倾斜摄影测量技术能够同时输出DSM、DLG以及DOM等数据，不仅能够在传统航空摄影测量的基础上获得更多数据，而且可以有效降低城市三维建模的成本。3）无人机倾斜摄影测量技术能够快速采集影像数据，提高了工作效率。

2无人机倾斜摄影测量的关键技术

2.1实景三维模型建立

利用三维建模软件对影像人工刺点添加若干像控点，并建立实景三维模型。实景三维模型建立包括空三加密解算、点云数据匹配、三维TIN构建和模型纹理映射等步骤。

空三加密解算是利用连续有高重叠度的影像建立光学模型和对应POS数据求得各影像高精度的外方位元素。因为倾斜影像中包含垂直视角和倾斜视角的影像，在匹配连接点时会产生大量同名点，所以常规同名点测算法不再适用。利用垂直视角的POS作为其他倾斜视角影像的初始方位元素，根据成像模型和共线方程，计算每个像素的物方坐标，基于多基线多特征匹配技术生成倾斜影像之间的连接点，结合少量像控点通过光束法区域网平差迭代，反复解算后得到满足精度要求的空中三角加密解算结果。空中三角加密解算完成后，即可得到影像姿态和位置的模型。

点云数据匹配是运用空中三角加密模型计算出各像点的三维坐标，通过多视角倾斜影像密集匹配技术生成点云模型数据，目前常用的密集匹配算法有多基元多影像匹配算法、共线条件约束下的多片最小二乘影像匹配算法和基于物方的多视立体匹配算法等。点云模型数据量较大，一般对其进行切块处理，以减少数据量，加快计算速度。

三维TIN构建遵循邻近三点成面原则，利用点云数据块生成三维TIN模型，并对其进行优化。

模型纹理映射是将整个模型分割成若干个一定大小的规则瓦片，将每个瓦片作为一个任务自动分配给各计算节点进行纹理影像的配准和贴附，再利用倾斜影像的内、外方位元素以及模型的空间坐标，根据位置关系将倾斜影像纹理映射至三维TIN模型，最后整合各数据建立实景三维模型。

2.2摄影测量数据获取的关键

2.2.1相机检校

非量测相机的畸变差一般比较大，在拍摄前应进行较为严格的相机检校，以恢复影像光束的正确形状，即通过检校获取相机的内方位元素和镜头畸变参数。相机检校内容包括：像主点的框标坐标（x，y）的测定、相机主距f和畸变系数k的测定。

2.2.2航摄技术参数与数据传输设置

依据飞行任务和现行规范的相关规定，首先取得空域审批，然后对航摄技术参数进行设置，具体设置包括：航高、像片重叠度、航线参数等。

飞控系统采用数据传输存储技术进行输送，主要包括2个方面：（1）传输无人机与航摄传感器的飞行参数，以实现无人机飞行高度、方位、距离、航向、航迹、飞行姿态的测量和实时显示，执行地面操控人员的控制指令;（2）传输无人机获取的影像数据并保存备份，以供后期数据处理与分析利用。

2.2.3飞行质量与影像质量检查

飞行质量和影像质量决定了最终生成测绘产品的精度，因此，对飞行与影像质量检查尤为重要。具体包括：（1）飞行质量检查，包括航向重叠度、旁向重叠度、像片倾角与旋偏角、航线弯曲度、航带航高之差;（2）影像质量检查，包括影像是否清晰、色调是否一致、层次是否鲜明、反差是否适中;影像是否有重影、不清晰和位置偏移等情况;影像是否有阴影、大范围反光、蒙蔽等突出问题;是否影响DSM及4D产品生成。

2.3数据处理

在无人机摄影完毕后，需要对摄影的数据进行处理，从而为后续的其他工作奠定基础。倾斜摄影技术相较于传统的摄影技术，可以从多角度获取待测目标的信息，这使得数据处理工作的维度增加，多角度的数据可以为数据处理工作提供更多的参考，从而提升数据处理工作的效率。

此外，搭载有倾斜摄影技术的无人机一般都搭载有预处理系统，无人机中的预处理系统可在完成摄影后利用其搭载的预处理系统对数据进行简单的处理，预处理系统可以将所拍摄的数据中的无效数据剔除，从而降低后期POS数据处理的难度，提升数据处理的速度和精确性。

3无人机倾斜摄影测量技术的应用领域

在绘测地形图中的应用：时代的进步推动了现代化城市的数字化信息发展，与此同时，其对地理空间的信息精准度要求也不断提高。无人机倾斜摄影测量在各行业各领域工程的地形测量中构建了全新的三维地形测量体系，开发出了一种全新的测量技术。凭借其灵活性与机动性，其在获取数据方面上不但能确保精准度，还能够降低人力成本，在满足地形图绘测的同时还能够推进城市数字化进程。

在地质灾害调查中的应用：无人机倾斜摄影测量技术应用在我国地质灾害调查中发挥着明显的作用，它能够迅速且真实地反映受灾区域的具体情况，如受灾规模、大小、程度等状况，帮助救援方充分了解当地受灾情况并制定合理计划有效开展救援工作，并为灾后重修工作提供必要的支持系统。

4结语

无人机倾斜摄影技术是现代测绘工程中常用的一种新型技术，本文对其在测绘工程中的应用进行了研究。倾斜摄影无人机通过搭载的多组镜头，可以实现对待测目标的多角度拍摄，从而提升信息的密度，使所拍摄的影像更加直观与立体。

参考文献：

[1]杨焱山.无人机倾斜摄影测量技术应用及精度分析[J].工程建设与设计，2019（14）：269-270.

[2]丁鸽，彭健，焦明東，等.无人机倾斜摄影测量技术在超高层建筑竣工测量中的应用[J].测绘地理信息，2019，44.

（作者单位：沈阳祺鹏集团有限公司）