淺談無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)及其應(yīng)用

范人文+王成

摘要：傾斜攝影測量是最近發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，在不斷的研究下，這一技術(shù)得到了新的發(fā)展，無人機(jī)傾斜攝影測量應(yīng)運(yùn)而生。隨著科技的不斷發(fā)展，無人機(jī)傾斜攝影測量在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并促進(jìn)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，如智慧城市、城市規(guī)劃、國土資源等方面。為此，論文在分析無人機(jī)傾斜攝影測量基礎(chǔ)上，對該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討，以此推進(jìn)無人機(jī)傾斜攝影測量的應(yīng)用和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；傾斜攝影測量；技術(shù)；

1.引言

21世紀(jì)的現(xiàn)代社會(huì)，無論人們的日常生活，還是各行各業(yè)的發(fā)展，都受到了科技發(fā)展的深刻影響，產(chǎn)生了重大而深遠(yuǎn)的變化，其中傾斜攝影測量就是隨著科技發(fā)展而產(chǎn)生的一項(xiàng)重要科技。它是通過同一飛行平臺(tái)搭載多臺(tái)傳感器同步采集影像，獲取真實(shí)的地物信息而被廣泛應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)建設(shè)的多個(gè)領(lǐng)域中，充分發(fā)揮了它的優(yōu)勢。隨著傾斜攝影測量的發(fā)展，在航攝效率、清晰度、分辨率等方面有了更高的要求，促進(jìn)了傾斜攝影測量的革新并向無人機(jī)傾斜攝影測量轉(zhuǎn)變。無人機(jī)傾斜攝影測量的出現(xiàn)，極大地?cái)U(kuò)展了攝影測量的應(yīng)用。

2.無人機(jī)傾斜攝影概述

2.1 無人機(jī)傾斜攝影的概念

傾斜攝影技術(shù)是國際測繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，它顛覆了以往正射影象只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜等五個(gè)不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺的真實(shí)直觀世界。

2.2 傾斜攝影測量與傳統(tǒng)攝影測量的區(qū)別

傾斜攝影測量是通過獲取研究區(qū)域各攝站點(diǎn)含垂直、前視、后視、左視、右視5個(gè)方向的影像，生成三維實(shí)景模型來研究被攝區(qū)域地物的平面位置、大小、性質(zhì)、形狀、側(cè)面、立面、縱橫斷面、地形起伏及場景模擬等特征的高新技術(shù)方法。而傳統(tǒng)的攝影測量主要是通過獲取研究區(qū)域各攝站點(diǎn)的中心投影影像生成正射影像來研究被攝地物的平面位置、大小、形狀和性質(zhì)。傳統(tǒng)的攝影測量主要用于生產(chǎn)正射影像、測制各種比例尺地形圖；而傾斜攝影測量除了可以生產(chǎn)正射影像、測制各種比例尺地形圖，還能生產(chǎn)三維實(shí)景模型，測量地物的側(cè)立面和縱橫斷面，進(jìn)行三維場景模擬等，360°無死角地對地物進(jìn)行研究，極大地?cái)U(kuò)展了攝影測量的應(yīng)用。

3.無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)

3.1 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的特點(diǎn)

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)有著突出的特點(diǎn)，其生產(chǎn)的三維實(shí)景模型數(shù)據(jù)，真實(shí)地記錄了攝影瞬間研究區(qū)域地表任意角度的影像信息和三維坐標(biāo)信息，有著不可替代優(yōu)勢。

1）具有高效、高分辨率、高精度、高性價(jià)比獲取影像的特點(diǎn)，可快速搭建城市高精度二、三維地理信息框架；

2）能更加真實(shí)地反映研究區(qū)域地形地物及其周邊環(huán)境的實(shí)際情況，很好地彌補(bǔ)了正射影像的不足；

3）三維實(shí)景模型具有很好的可量測性，極大地?cái)U(kuò)展了攝影測量的應(yīng)用；

4）側(cè)面紋理的可采集性，有效地降低了城市三維建模成本；

5）相對于基于正射影像三維GIS的三維數(shù)據(jù)，傾斜三維實(shí)景模型數(shù)據(jù)量較小，更易于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布和共享。

3.2 無人機(jī)傾斜攝影測量數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)

無人機(jī)傾斜攝影測量獲取的多視影像數(shù)據(jù)，不僅包括垂直攝影數(shù)據(jù)，還包括4個(gè)方向的傾斜攝影數(shù)據(jù)。進(jìn)行無人機(jī)傾斜攝影測量數(shù)據(jù)的處理，需要能很好地處理傾斜攝影數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)的空中三角測量軟件又無法很好地處理傾斜攝影數(shù)據(jù)，因此，無人機(jī)傾斜攝影測量數(shù)據(jù)處理需要解決 4 大關(guān)鍵技術(shù)：多視影像的聯(lián)合平差、多視影像的密集匹配、數(shù)字表面模型（DSM）生成和真正射影像（TDOM）糾正。

4.無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用

無人機(jī)傾斜攝影測量及其生產(chǎn)的三維實(shí)景模型所具有的獨(dú)特優(yōu)勢，決定了這項(xiàng)技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。

1）利用其生產(chǎn)的城市三維實(shí)景模型，可建立虛擬景區(qū)和虛擬城市景觀，實(shí)現(xiàn)大范圍的三維景觀展示和虛擬漫游，使人通過網(wǎng)絡(luò)終端就能對景區(qū)或城市進(jìn)行網(wǎng)上旅游，并有身臨其境的感覺。

2）目前，我國智慧城市建設(shè)方興未艾，而智慧城市建設(shè)所需的三維建模質(zhì)量要求高且數(shù)量龐大，傳統(tǒng)的三維建模技術(shù)已明顯不能滿足需求。無人機(jī)傾斜攝影測量借助無人飛行器為載體，可快速獲取城市級(jí)傾斜影像，實(shí)現(xiàn)城市級(jí)高精度三維模型建設(shè)，快速搭建相關(guān)的二三維地理信息框架，為智慧城市建設(shè)發(fā)揮無可替代的作用。

3）電力是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障，為了促進(jìn)我國電力事業(yè)發(fā)展，將無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用在電力規(guī)劃中，通過無人機(jī)傾斜攝影測量，快速建立線路走廊的三維環(huán)境，全面準(zhǔn)確獲取電力線路帶狀區(qū)域地形地物的平面信息、高程信息以及實(shí)景狀態(tài)，通過分析和對比，可選取最適合的方案；還可以利用三維實(shí)景模型判斷林區(qū)分布，讓輸電工程有效避開林區(qū)，更好地實(shí)現(xiàn)高壓輸電線路優(yōu)化目標(biāo)。

4）測繪工作中，無人機(jī)傾斜攝影測量可以靈活快速地獲取項(xiàng)目區(qū)影像，完成項(xiàng)正射影像或地形圖的生產(chǎn)、更新，可進(jìn)行竣工測量等。

5）還可為城市規(guī)劃、國土資源、公安、環(huán)保等各行各業(yè)提供基于三維虛擬現(xiàn)實(shí)的高精度三維地理信息服務(wù)。

5.無人機(jī)傾斜攝影測量發(fā)展展望

傾斜攝影測量技術(shù)無疑將會(huì)在我國地理信息產(chǎn)業(yè)中扮演更加重要的角色。傾斜影像不僅能夠真實(shí)地反應(yīng)地物情況，而且還通過采用先進(jìn)的定位技術(shù)，嵌入精確的地理信息，使用戶獲得更高級(jí)，更為逼真的用戶體驗(yàn)，極大地?cái)U(kuò)展了遙感影像的應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，傾斜攝影測量技術(shù)使得目前高昂的三維城市建設(shè)成本將得以大大降低。而三維城市效果也更為逼真。

6.結(jié)束語

本文講述了傾斜攝影測量的特點(diǎn)、基本原理、關(guān)鍵技術(shù)以及無人機(jī)在傾斜攝影測量中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的遙感測量手段采用的正射影像方法只能是在垂直方向?qū)ㄖ敳窟M(jìn)行模型重建，而對側(cè)面的三維重建一直缺少有效的解決手段。傾斜攝影技術(shù)的出現(xiàn)有效地解決了這一難題，傾斜攝影測量將基于立體像對和點(diǎn)特征的傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)推向了基于多視影像和對象特征的實(shí)時(shí)攝影測量技術(shù)?；趦A斜攝影測量的優(yōu)勢可以得出以下結(jié)論：

1）目前對大數(shù)據(jù)的需求逐漸變大，而傾斜攝影測量所得影像數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)化成DLG、D0M與DSM等不同數(shù)據(jù)格式，并且能對數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化等操作，大大增加了其使 用的范圍，滿足不同的工程需要。

2）傾斜攝影測量技術(shù)具有高效率、高真實(shí)性、以及快速獲得海量空間數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，但在傾斜攝影測量數(shù)據(jù)處理過程中對于影像數(shù)據(jù)的匹配和整體三維模型的表達(dá)方面還不成熟。若研究出高精度的影像數(shù)據(jù)匹配方法以及去除冗余信息增強(qiáng)運(yùn)行的效率，而不影響建模實(shí)體效果，將能大大增強(qiáng)其實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊國東.傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用及展望[J].測繪與空間地理信息，2016（1）：13-15.

[2]楊慧琴.無人機(jī)航測技術(shù)在基層測繪工作中的應(yīng)用分析[J].北京繪，2015（6）：138-140.

作者簡介：

范人文（1998.12-）男，漢族，身份證號(hào)：410423199812164312，本科生，河南平頂山，研究方向：地理信息科學(xué)

王成（1995.10-）男，漢族，身份證號(hào)：412827199510127013，本科生，河南駐馬店，研究方向：地理信息科學(xué)endprint