無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

李相龍 竹山縣自然資源和規(guī)劃局

無人機(jī)航空測量技術(shù)是集GPS 動(dòng)態(tài)定位技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)、圖像融合技術(shù)等為一體的現(xiàn)代化測繪技術(shù)，與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，該技術(shù)具有工作效率高、測繪精度高、成本低等優(yōu)勢，逐漸被廣泛地應(yīng)用各領(lǐng)域中，如工程測量、建筑竣工測量、礦山測量等。本文以無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)為研究對象，分析其在工程測量中的應(yīng)用效果，為推動(dòng)該技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

一、無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)概況

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是在無人機(jī)垂直攝影技術(shù)上發(fā)展起來的，早期階段主要用于建筑物外側(cè)面紋理信息的提取方面，在工程測量、礦山測量等領(lǐng)域的應(yīng)用較少。無人機(jī)垂直攝影技術(shù)以無人機(jī)平臺(tái)為基礎(chǔ)，配置垂直攝影相機(jī)，即在攝影過程中僅能夠獲取垂直方向的影像數(shù)據(jù)資料。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)是在無人機(jī)垂直攝影技術(shù)的基礎(chǔ)上，搭載了傾斜攝影相機(jī)，即在航拍過程不僅能夠獲取垂直方向的影像資料，還可以獲取多方位、多角度的傾斜影像資料，有效避免了垂直攝影技術(shù)僅能獲得垂直方向影像數(shù)據(jù)的弊端，提高了測繪精度。此外，與無人機(jī)垂直攝影技術(shù)相比，傾斜攝影技術(shù)的操作更加簡單。

二、無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的特點(diǎn)分析

（一）精準(zhǔn)度較高

測圖成果以及模型的精準(zhǔn)度，受到詳細(xì)相控點(diǎn)以及分辨率精度的影響。對于相機(jī)的分辨率來說，優(yōu)于1.5 厘米精度越高，而相控點(diǎn)的精度則應(yīng)該控制在2 厘米之下，這樣就獲得到成果點(diǎn)的精度可達(dá)百分之九十五，優(yōu)于五厘米。

（二）具有更高的影像數(shù)據(jù)獲取率

傳統(tǒng)的測量技術(shù)以經(jīng)緯儀、全站儀為基礎(chǔ)，主要以測繪人員外業(yè)采集系統(tǒng)的測量點(diǎn)坐標(biāo)為主，不僅測繪周期長，而且測量成本極高，最終獲得的成果精度也較低，即在一定時(shí)間段內(nèi)獲取測繪信息的效率極為低下。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是以無人機(jī)為平臺(tái)進(jìn)行航空拍攝影像資料的，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲取大面積的測繪信息，有效減少了測繪人員外業(yè)采集測量點(diǎn)信息的工作量，在單位時(shí)間內(nèi)獲取測繪信息的效率更高。

（三）機(jī)動(dòng)靈活

和有人機(jī)相比較，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，繼承無人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，可以自由選擇起降的場地，應(yīng)用靈活方便。此外，傾斜機(jī)和無人機(jī)的裝置體積較小，利于勻速和攜帶，利用普通家用的車輛就可以輕松的裝卸與運(yùn)輸。

三、無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

（一）測量技術(shù)工作流程

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用流程與地形圖測量流程基本一致，首先需要結(jié)合測繪任務(wù)收集資料、對測量區(qū)域進(jìn)行踏勘，進(jìn)一步編制飛行計(jì)劃等，對檢查無誤的影像數(shù)據(jù)資料進(jìn)行預(yù)處理等。

（二）航攝目標(biāo)的確立

需要對作業(yè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)地踏查、調(diào)查，明確成果的精度控制指標(biāo)，及測區(qū)范圍內(nèi)是否包含禁飛區(qū)域，是否含有影像航攝的不利因素等。

（三）地面點(diǎn)控制測量

在執(zhí)行飛行測量任務(wù)之前，需要結(jié)合測量任務(wù)以及測繪區(qū)域地形地貌、天氣狀況等制定飛行計(jì)劃，設(shè)計(jì)相應(yīng)的飛行航線圖等，將無人機(jī)型號(hào)、航向重疊度、旁向重疊度、飛行高度等標(biāo)注在航線圖中。完成航線圖設(shè)計(jì)后進(jìn)行地面控制點(diǎn)布設(shè)工作，地面控制點(diǎn)測量是提高無人機(jī)傾斜攝影測量精度的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)節(jié)之一，有利于確保無人機(jī)飛行過程中獲得整個(gè)測繪區(qū)域的影像數(shù)據(jù)。地面控制點(diǎn)的布設(shè)根據(jù)測量任務(wù)和地形地貌變化狀況適當(dāng)調(diào)整布設(shè)，在地形地貌復(fù)雜或者測量精度要求更高的環(huán)境中地面控制點(diǎn)的密度相對較大，在地形地貌平緩區(qū)域或者測量精度不高的情況下，地面控制點(diǎn)的密度可適當(dāng)放稀。此外，地面控制點(diǎn)一般布設(shè)在測繪區(qū)域四角，有利于不同影像數(shù)據(jù)之間的拼接，能夠提高影像數(shù)據(jù)的拼接質(zhì)量。

（四）像控點(diǎn)位的選取

像控點(diǎn)應(yīng)該布設(shè)在對比明顯的位置上，為了避免鏡頭畸變對影像失真度的影響，應(yīng)該避免布設(shè)在采集區(qū)域的邊緣上。像控點(diǎn)還應(yīng)盡量均勻分布并覆蓋整個(gè)測區(qū)，如測區(qū)布設(shè)條件不佳，應(yīng)在傳統(tǒng)布點(diǎn)方式的基礎(chǔ)上，布設(shè)內(nèi)部加密像控點(diǎn)，用以保證模型的精度。

四、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

在完成外業(yè)影像數(shù)據(jù)獲取的基礎(chǔ)上，經(jīng)過影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理、空中三角加密處理等步驟后，需要對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理過程。將經(jīng)過空三加密處理后的影像數(shù)據(jù)信息展開平面坐標(biāo)計(jì)算，并將不同的影像數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)中拼接，進(jìn)一步展開同名像控點(diǎn)的轉(zhuǎn)點(diǎn)以及校正處理，將航拍過程中因無人機(jī)飛機(jī)顛簸等導(dǎo)致攝像機(jī)震動(dòng)造成的影像畸變等消除，可以有效提高測量精度。將處理后的影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入至相應(yīng)的工程測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)采集流程，再經(jīng)過圖件整飾處理等步驟，就可獲得相應(yīng)的工程測量成果圖件。為了分析無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在工程測量中精度，采用傳統(tǒng)的全站儀對部分特征點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場測量。

五、提升無人機(jī)傾斜攝影測量精準(zhǔn)度建議

（1）整合視覺影像。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在應(yīng)用期間，可以進(jìn)行垂直的數(shù)據(jù)采集，對數(shù)據(jù)信息訪問，因此，無人機(jī)傾斜攝影測量中涵蓋眾多圖像以及數(shù)據(jù)信息。在檢測中，利用傾斜三角剖分以及和傾斜管理的信息，能夠規(guī)范化去部署，但是需要注意的是應(yīng)考慮到幾何的遮擋以及畸變問題。（2）注重誤差問題，選擇適合的優(yōu)化舉措。在測量過程中，如果出現(xiàn)操作失誤問題就會(huì)引發(fā)誤差問題，導(dǎo)致斜攝影測量技術(shù)無法有效應(yīng)用。詳細(xì)來說，斜攝影測量技術(shù)在應(yīng)用期間，出現(xiàn)誤差以及解決舉措，包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容。首先，原始分辨率的不足，導(dǎo)致誤差問題出現(xiàn)。其次，空三加密出現(xiàn)的誤差問題。在Smart3D 進(jìn)行自動(dòng)化加密期間，相匹配的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，對精度帶來較大影響。最后，人工采集期間引發(fā)誤差問題。上述誤差問題的解決，必須強(qiáng)化作業(yè)人員的技能，依據(jù)多樣化角度對影像進(jìn)行整體以及局部為的對比分析，儲(chǔ)備工作經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)理論知識(shí)等，強(qiáng)化采集成果的精準(zhǔn)度。

六、無人機(jī)傾斜攝影測量發(fā)展展望

現(xiàn)如今，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在科技發(fā)展中取得了很大的成就，但仍需要完善軟硬件和行業(yè)規(guī)范方面的問題。對于硬件設(shè)備問題，需要加強(qiáng)無人機(jī)的續(xù)航能力，提高影像獲取的硬件支撐能力，進(jìn)一步保障影像質(zhì)量的有效性。對于軟件設(shè)施問題，增強(qiáng)數(shù)據(jù)加密和抗干擾能力，提高處理傾斜圖像的能力，保障數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量，以便從圖像中提取更多有用的信息。在行業(yè)監(jiān)管方面，及時(shí)處理無人機(jī)使用和監(jiān)督服務(wù)方面的不足之處，并提高無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。當(dāng)前無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸的擴(kuò)大，并獲得更多人們的認(rèn)可，隨著逐步的推廣與宣傳，現(xiàn)在，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的專業(yè)化使得更多的人才能夠投入到現(xiàn)在的攝影測量技術(shù)的學(xué)習(xí)上，從而促進(jìn)了無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的發(fā)展。

七、結(jié)語

綜上所述，通過無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行攝影測量工作，可以節(jié)省項(xiàng)目監(jiān)測中人力與物理的支出，實(shí)現(xiàn)資源合理應(yīng)用的目標(biāo)，確保工作的效率，保障工作質(zhì)量。