無人機傾斜攝影技術在測繪工程中的應用

王鵬

【摘 ?要】隨著科技的發展，無人機應運而生。傾斜攝影測量技術為大比例尺地形圖測繪提供了必要的手段，解決了難題。論文介紹無人機攝影技術，闡述無人機傾斜攝影工作的原理、優點及其關鍵技術，分析無人機傾斜攝影的應用范圍和數據獲取流程，以供參考。

【關鍵詞】無人機;測繪

引言

近些年，我國城市化進程不斷加快，而城市也逐漸成為了真正意義上的經濟社會主導力量。在此背景下，勞動、資本、土地等傳統意義上的城市增長驅動要素也逐漸轉向了人才、知識、信息、技術等創新要素。換言之，城市發展更富創新活力，城市運行更具智慧性。智慧城市的新理念和新實踐，已然成為國內外學術界和實業界所廣泛關注的熱點話題。我國也掀起了智慧城市的建設浪潮，而與智慧城市建設密切相關的城市測量技術也引發了全社會的討論。本文將以無人機傾斜攝影測量實景真三維建模技術為主要研究對象，簡要分析其在智慧城市建設中的應用。

無人機傾斜攝影技術的概述

無人機技術。無人機運行原理是通過無線電遙控與制動程序對無人飛機或者是飛行器進行控制，無人飛機主要包括固定翼、直升機、多旋翼以及飛艇等，具備機動、經濟以及快速等優點。

傾斜攝影技術。傾斜攝影技術的出現，徹底打破了以前的航空攝影只從正攝角度采集影像的方式，利用多角度相機同步采集地面物體各個角度高分辨率的航攝影像。運行原理為通過三維模型真實反饋適合人眼視覺的城市場景，將三維城市放入到城市地理信息框架中，呈現出豐富多變的地理信息，從而達到提高用戶體驗度，減少三維城市建模的投入成本。

傾斜攝影數據采集.

無人機傾斜攝影測量技術能以快速、大范圍、高分辨率的方式，全面感知采集復雜場景的地物信息，由高效的數據采集設備及專業的數據處理流程生成的數據成果，直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性，為真實效果和幾何精度提供保證.同時，有效提升了模型的生產效率，大大降低了三維模型數據采集成本.我們承擔了黃河水利職業技術學院校園的航飛任務.被攝區域面積約1km，考慮校園測區特點，采用哈瓦mega-v8Ⅱ1050低空無人機平臺搭載傾斜攝影模塊的方式，獲取測區的最新基礎影像數據，同時利用RTK進行野外像控點布設和采集，獲取高精度像控點坐標.傾斜攝影平臺及相機參數。

無人機傾斜攝影的優點

無人機傾斜攝影的優點：對勘測區域周圍實際情況進行充分反映，相較于數字正射影像圖而言，地面上的物體可以通過無人機傾斜影像從多個角度進行測量，將更加真實的地面情況進行反映，這樣可以對無人機正射影像存在的不足從最大程度上進行彌補。單張影像測量可以利用傾斜影像實現是無人機傾斜攝像的另一優點，而且通過利用配套軟件可以將收集到的高度、長度、面積以及角度和坡度等數據直接展示在影像上，這樣可以擴展傾斜攝影技術在測繪行業中的廣泛應用。最后，無人機傾斜攝像技術還可以采集建筑物側面紋理，運用三維數字，通過無人機傾斜攝影大規模成圖、提取大量傾斜攝影數據和貼紋理的方式，有效降低了城市三維建模所需成本。對外業采集獲取的航攝數據成果進行整體檢查，要求航攝影像質量、數量及文件格式正確無誤，航高及影像重疊度符合建模所需精度要求，POS數據與影像成果一一對應，無冗余、缺失，相機參數正確完整，像控點分布均勻，數據準確.為了保證調色后影像效果滿足生產要求，對原始影像進行勻光勻色.處理后的數據保證整個測區整體色調的一致性，且單張航片不偏色。

無人機傾斜攝影的應用范圍

目前，無人機傾斜攝影測量技術在民用領域中的應用主要有地形圖測繪、地質勘測、災害監測、氣象探測、空中交通管制、邊境控制、通信中繼和農藥噴灑的研究等[2]。國內外無人機技術正在不斷發展與完善中。在對國土測繪以及海洋、高壓線路、災情以及氣象等方面進行監視，對無人機技術要求是不一樣的。比如，無人機傾斜攝影在海洋區域飛行的抗風能力就要遠遠高于高山的地區，在氣象監視方面，就要求無人傾斜攝影機進到臺風眼中并且還能自己飛回來，對于災情進行監視，要求回傳的遙感信息圖像要能夠看清地面的所有物體;在監視高壓線路時，就要求必須能夠看清高壓線路?，F在通過無人機傾斜攝影技術獲取資料，具有成本低、數據精確、操作靈活的特點，無人機傾斜攝像，主要應用在城市規劃、建設、管理及三維城市建模等方面。在未來，無人機傾斜攝影三維數據還可為我們的智慧城市、城市規劃、國土測繪、災情災害應急、農林業、水利、旅游及電力等多種行業提供主要的數據來源。

針對不同的拍攝區域，能夠更加靈活的適應城市航拍，有效提高城市建模的有效率，同時通過傾斜攝影測量技術數據的不斷更新，能夠更好的為數字城市提供更好的管理依據。在具體的規劃施工的過程中，傾斜攝影測量技術能夠有效的實現建設項目的指標控制，提高工程的審批和決策，為航空拍攝死角快速多維測繪，有效的提高了數據統計的可靠性與科學性。在竣工核實方面，傾斜攝影測量技術能夠有效的克服建筑物的體積龐大、結構繁瑣的弊端，能夠通過無人機的介入，快速獲取相關的圖文資料并進一步進行建模處理，通過與先前的設計方案對比，實現建模數據庫的更新。在輔助規劃方面，傾斜攝影測量技術通過有效建模，能夠打破原有的規劃監察方式，實現規劃控制疊加，即節省了人力物力，同時也更加科學的規范了城市用地監督管理。

城市規劃方面的應用

生產數字化地形圖是城市規劃的一個重要的地理信息支撐部分。通過傾斜攝影測量技術與GIS技術相結合，能夠快速有效的實現高效、自動的建模需求，真正滿足城市建設的發展需要。通過無人機的航拍所獲取的地形圖，更能清晰的反映真實事物的具體方位，有效的提高影像的精度。在城市建設現狀分析方面，傾斜攝影測量技術能夠非常有效的實現自動化建模，通過數據的三維分析，更好的實現城市規劃的目標和具體要求。

在某城市三維建設項目中，對120km2多山與建筑密度低的市郊實施三維建模。無人機傾斜影像采集方案使用150m航高飛行方案，搭載3臺相機，單次飛行采集4km2～6km2，總共12GB影像，耗時30d采集傾斜影像，耗時120d進行三維模型重建與模型質量提高，耗時30d用于模型質量檢查與成果發布?；跓o人機傾斜攝影技術實現120km2初始三維模型建模，并導出空三加密影像;同時開發出導入上述成果的編輯工具，通過模型與空三成果的內在關系，在空三糾正影像上拉伸實體進行白模建模，聯動初始三維模型對原始模型進行補充與修繕，通過影像紋理自動映射，在解決模型畸變與錯誤的同時，提升建模質量。

做到多視影像聯合平差是無人機傾斜攝影測量技術的關鍵所在。無人機傾斜攝影搜集到的影像主要包含垂直攝影影像和傾斜攝影影像2種。無約束區域網平差、附加約束的區域網平差以及傾斜攝影的直接定向為傾斜攝影測量主要方位。多視影像密集匹配是無人機傾斜攝影測量技術的另外一個關鍵技術所在，相較于傳統攝影影像方式，傾斜影像可以使地上的物體幾何變大并且讓分辨率變大。無人機傾斜攝影測量技術，經過對三維模型生產與傾斜攝影所得影像進行預處理，可以制作三維模型。

結束語

無人機傾斜攝影測繪技術作為一種新型的遙感數據獲取的重要手段之一，有著傳統攝影技術無法比擬的優勢。隨著無人機技術的逐步發展，無人機傾斜攝影技術的普遍運用，把原本大量的外業工作轉變成內業工作，極大地解放了測繪人的勞動時間和勞動強度，降低了測量技術成本。

（作者單位：天津市普迅電力信息技術有限公司）