基于消費級無人機傾斜影像的三維測圖技術分析

王愛華

（山東省國土測繪院，山東濟南 250100）

0 引言

無人機傾斜影像技術的實際應用是測繪遙感領域中的新應用技術，已經打破了正攝影響成果，通過傾斜攝影進行三維測圖，從而能夠提高測圖的質量和效率，獲得比較完整的地形地貌信息，這對實際測圖工作的整體水平提高也有著積極意義。

1 消費級無人機傾斜影像系統構成及影像獲得過程

1.1 消費級無人機傾斜影像系統的構成

無人機傾斜影像系統是多部分構成的，每個組成部分所發揮的作用各不相同，如：①無人機飛行平臺系統組成部分，是傾斜影像系統的重要構成，該系統涉及飛行控制系統以及起飛著陸設備和發動機等諸多部件內容，多是采用玻璃鋼以及碳纖維復合材料進行加工形成，能夠最大限度減少機體重量，提高機體強度，使得飛行平臺系統更為合理化，保障其良好性能[1]；②無人機傾斜影像系統中的飛行控制和導航系統是比較重要的組成部分，導航系統中飛行控制以及管理計算機等部件都是比較重要的，其主要的功能是進行控制飛行器姿態和飛行軌跡的控制，是系統核心的組成，而GPS 慣性導航系在測定移動。目標空間位置以及姿態方面發揮著比較突出的作用，這是差分GPS 實時定位技術以及慣性導航系統構成；③任務設備也是系統重要的構成部分，其中涉及攝影機控制系統以及攝影機等部件，這一部分的主要功能就是進行采集以及存儲獲得航攝影響數據，從整體上提高攝影測量的質量[2]。攝影相機的質量性能對傾斜攝影的質量有著直接影響，表1 為多視角航空攝影相機的參數。

1.2 消費級無人機傾斜影像獲得的過程

消費級無人機傾斜影像的獲得需要多個環節，這就需要保障在每個環節都要能夠控制好質量，主要是按照任務提出-設計航線-檢查數據-影響預處理過程。無人機進行航攝前需要結合作業任務進行相應的規劃，對測區的狀況以及范圍以及選擇攝影機等都要結合實際需求進行規劃，確定拍攝的時間以及無人機起降位置，保障無人機低空飛行的整體安全，將空域資源要能進行科學運用[3]。航攝前相關人員也要注重對航空管理部門申請飛行許可，沒有獲得批準就要重新擬定飛行計劃。再者，就要注重在航線的設計方面加強重視，做好作業飛行的相應工作任務，結合無人機飛行任務以及低空數字航攝范圍，做好技術參數的設置工作，按照相應的規定軌跡來飛行，如設置航行高度以及進行設置像片重疊度，和航線的參數等，將地面的準備工作也要積極進行完善，選好起飛點進行組裝無人機以及航攝儀，做好系統化的地面聯機測試的工作，結合任務要求以及各技術參數，保障前期的工作進行完善。而在進行數據的檢查工作實施中，主要是對影像的質量進行檢查，對影像的清晰度以及色調的一致情況，層次是不是鮮明的等進行質量檢查，只有保障這些基礎工作方面的質量，才能真正有助于實現工作的目標[4]。

表1 無人機航空攝影相機參數

2 三維測圖技術的應用要點

在無人機傾斜影像三維測圖技術的實際應用過程中，要從多方面加強質量的控制，以下幾點應用要點要加強重視：

2.1 數據信息的采集要點

無人機傾斜影像三維測圖技術應用獲得相應的數據信息時候就要加強重視，在對地面像控點進行布設過程中，就要能從多環節加強重視，其中外業控制點布設質量控制上，就要注重按照相應的要求原則執行，地形的測量時候像控點坐標量測適合大部分的測量方法以及精度要求，按照低空攝影測量的內外業成圖精度規定，要注重在實際的布設過程中能夠在同一位置平面點以及高程點，聯測成平高點是比較適當的[5]。對于像片控制點要注重不受單個圖幅限制，依照航線在整個測區進行統一化布設，無人機獲得影像前要注重在地面設置明顯標記，這樣能夠有助于后續的刺點精確，有助于提高控制點可靠程度。內業控制三角測量解算和三維模型精度的檢驗過程中，可選擇中線交叉點以及道路標記線為像控點。

進行數據采集過程中通過無人機地面控制軟件設計航線，飛行前可在控制軟件上規劃航拍區域，并要注重設置飛行高度，將計算進行積極優化，對相機傾角和影響重疊度相應參數要注重優化，結合優化算法的軟件應用來生成一次正攝以及二次傾斜攝影的規劃航線，自動預估航行的時間，按照實際的需要實現智能化的續飛目標。此次進行試驗的過程中航飛的相對高度為110m，地面分辨率達到3.0cm，旁向重疊度76%航向重疊度80%，采集了1511 張影像。

2.2 三維模型的構建

無人機傾斜影像三維測圖技術應用在進行構建三維模型的環節時要注重積極優化，通過全自動迅速三維魔性的建立，運用相應的軟件，如ContextCapture，有著比較突出的自動化優勢，在進行構建三維模型的過程中發揮著比較突出的優勢，不用過多人工干預，通過二維影像的方式在空中三角量測方面能夠起到積極的促進作用，同時也能將解算相片外方位元素的作用得以充分發揮出來，建立成比較逼真的模型。ContextCapture 軟件的實際應用下獲得和建模要求重疊度的影像預處理，導入到ContextCapture 當中，導入的照片數據和對應POS 數據，飛行區域視頻資料也能導入其中，這樣能夠在紋理的提取方面帶來便利。而在控制點的刺點方面，要注重設置相應空間參考系統，選擇坐標系，每個控制點在一個方向上3 張照片上刺出，每個控制點需要有15 張照片上刺出。接著在連接點方面是一個要點環節，空三加密的結果如果不是很好，要就在需要指出添加鏈接點。然后進行控制三角測量，在這一環節要設置好相應參數，自動化地估算影像位置，從這些基礎層面就能為建模打下基礎。

挑選相應數量野外控制點匹配運算。空中三角的測量方面在ContextCapture 的軟件應用下就能進行加載測量區域的影像，給定控制點，軟件應用下能夠實現各模型空間公共光纖最佳交會，從而能夠將整體區域歸入地面坐標當中，恢復地物空間的關系。再者就影像進行密集匹配的過程中，通過ContextCapture 的運用實現影像同名點自動化匹配，將地物的細節進行清晰的表達，從而就能有助于提取多特征密集點云。進行設置建模區域的時候，會涉及比較多的運算，生成的瓦片數據可能會對建模的質量產生影響，這就需要結合電腦性能進行設置瓦片分區，只有從這些基礎層面得到了強化，才能有助于建模的質量得以有效控制。

2.3 無人機傾斜影像三維測圖實施

無人機傾斜影響三維測圖技術的應用中在建立三維模型后就要注重從后續的三維測圖的工作方面加強質量控制，通過選擇智能三維測圖系統加以科學運用，實現地形圖測量的工作，在操作上較為簡單化。通過建立項目導入三維的模型，然后進行相關的參數設置，操作人員在模型的基礎上將點線面進行采集，依照圖層附屬信息進行設定。內業的采集編輯后就要做好確認屬性以及對遮擋部分內容做好外業的調繪和補測的工作。另外，就要做好相應的精度分析，將成果完成后通過人機交互檢查的方式做好試驗區域的測圖成果質量檢查，從幾個方面要加強重視，實景的三維模型精度的驗證是重要的內容，三維模型在生成后，把沒有參與到空中三角測量像控點為模型檢核點，進行構建三維的模型精度，將相應的檢查結果呈現出來。還要注重將測土的成果精讀進行有效驗證，選擇相應的地物要素，通過GNSSRTK測量方式進行采集檢查點坐標以及和測圖的成果做好比較。

3 結語

綜上言之，當前我國在無人機的技術發展方面有著長足的進步，無人機傾斜攝影測量三維測圖技術的運用能夠從整體上提高測圖的質量和效率，這對我國這一領域的技術發展進步也能起到積極的促進作用。