無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在工程中的應(yīng)用

戴登園

山西隆凱工程技術(shù)有限公司 山西晉城 048000

1 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)

無人機(jī)傾斜攝影測量主要是通過無人機(jī)平臺搭載5鏡頭相機(jī)，同時從5個方向進(jìn)行攝影，即通過1個垂直拍攝的鏡頭和4個傾斜鏡頭來獲取地表影像，實現(xiàn)大重疊度的多角度視角。拍攝像片時，飛機(jī)自動記錄飛行的有關(guān)參數(shù)，如航高、飛機(jī)速度、重疊度和曝光點的POS數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)對傾斜影像進(jìn)行分析和整理。傾斜攝影過程中，無人機(jī)可同時拍攝5個角度的影像數(shù)據(jù)。在這個連續(xù)時段中，同一個地物可以在多個像片上找到其影像。內(nèi)業(yè)建模人員可以根據(jù)地物多個角度的影像快速實現(xiàn)地物的結(jié)構(gòu)分析，并且可以選擇眾多影像中最清晰的1張對其進(jìn)行紋理制作。通過建立三維模型和紋理的自動映射，可以建立其與實地完全相似的立體幾何模型，為用戶提供實景三維數(shù)據(jù)，用戶可以獲得極高的體驗感，極大地拓展了無人機(jī)影像應(yīng)用范圍。無人機(jī)傾斜攝影具有機(jī)動性強，靈活性高、經(jīng)濟(jì)且快速等優(yōu)點。航空攝影采用無人機(jī)平臺，能夠在小區(qū)域范圍內(nèi)快速高效地獲取該區(qū)域高分辨率的空中影像，逐步擴(kuò)大了超低空無人機(jī)的應(yīng)用范圍，應(yīng)用前景廣闊。對于國家航空航天監(jiān)測體系而言，無人機(jī)無疑是一種重要的影像獲取手段，逐漸從實驗室階段過渡到實際應(yīng)用階段[1]。

2 具體應(yīng)用

2.1 在地面觀測方面的應(yīng)用

在測量工程中，地面觀測是其重要的工作環(huán)節(jié)之一。進(jìn)行地面觀測時，不僅需要對地面的平面特征進(jìn)行觀測，還需要對地面的狀態(tài)、存在的目標(biāo)等進(jìn)行觀測。傳統(tǒng)的垂直攝影在觀測時，往往只能從頂部入手，而無法觀測到其他的信息，如與地面高度方面的信息。傾斜攝影技術(shù)的多角度拍攝特征，可以獲知地面高度的變化。這些信息對于測繪人員來說具有重要的作用，通過為其提供高度信息，可以使測繪人員對地面不同高度的目標(biāo)分析更為準(zhǔn)確，也有利于提高其測繪分析的效率。

2.2 在GPS布設(shè)方面的應(yīng)用

在測量工程中，GPS布設(shè)也是其中關(guān)鍵的一環(huán)，有利于實現(xiàn)無人機(jī)攝像數(shù)據(jù)的同步，是提高工作效率和效果的重要途徑。想要實現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要對GPS布設(shè)的精度有著嚴(yán)格要求。在完成GPS布設(shè)后，接下來要做的工作便是接收信號，可以說信號接收是在完成GPS布設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，目的在于更順暢地接收測繪方面的數(shù)據(jù)。無人機(jī)在接收信號前，首先應(yīng)保障其具有充足的供電，對于傳統(tǒng)的垂直攝影方式而言，由于得到信息密度較低，需要擴(kuò)大面積來完成對待測目標(biāo)的攝影，無疑會延長攝影時間，因而需要無人機(jī)擁有更充足的供電。傾斜攝影是以多種攝影模組的形式存在的，可以用更少的拍攝次數(shù)來進(jìn)行多角度的拍攝，大大縮短了攝影工作時間，能夠有效降低無人機(jī)在供電方面的壓力，擴(kuò)大其攝影工作的范圍，讓GPS布設(shè)的工作效率提高到一個新的等級[2]。

2.3 在數(shù)據(jù)處理方面的應(yīng)用

無人機(jī)在攝影完成后，需要對攝影采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，從而為后續(xù)工作的順利開展奠定扎實的基礎(chǔ)。傾斜攝影技術(shù)與傳統(tǒng)攝影技術(shù)相比，能夠從多個角度來獲取等待測試目標(biāo)的信息，有效增加了數(shù)據(jù)處理的維度，獲得更多的參考信息，大大提高了數(shù)據(jù)處理工作的效率和效果。此外，由于傾斜攝影技術(shù)搭載了預(yù)處理系統(tǒng)，可在攝影完成后利用這一處理系統(tǒng)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，一些無效的數(shù)據(jù)能被有效剔除，大大提高了POS數(shù)據(jù)處理效率，使其精度和速度都提升到了一個新的高度。

具體來說，無人機(jī)數(shù)據(jù)處理使用的軟件共包括兩類，分別為Smart3D4.4.9、EPS2016三維測圖軟件。這兩種軟件具有不同的工作原理，如Smart3D軟件構(gòu)建三維實景的模型和測區(qū)正射影像的數(shù)據(jù)來源于無人機(jī)影像；EPS2016三維測圖軟件則是根據(jù)測區(qū)正射影像、三維實景模型來進(jìn)行三維的測圖。

相關(guān)工作者在處理無人機(jī)的影像前，首先要做的是對采集到的影像數(shù)據(jù)的處理工作，如篩選、剔除，將曝光度較高、成像模糊或重復(fù)的影像進(jìn)行刪除處理，否則Smart3D軟件的處理工作將無法順利完成；其次，便是對像控點的處理，可將其刺在影像上，并對空中的三角測量加以處理。在進(jìn)行這部分工作時，由于POS數(shù)據(jù)會自動寫進(jìn)影像中，因此處理時無須再將POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入，而是處理完像控點之后就可以進(jìn)行空中三角測量的處理。此外，還可以從工程的實際需要出發(fā)，來對Smart3D軟件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，軟件便會自動構(gòu)建；最后，利用EPS2016軟件讓二三維聯(lián)動起來對地形圖進(jìn)行繪制。這樣的測量方法能夠提高測量的精度，降低地理環(huán)境對其的影響，提高其數(shù)據(jù)處理效率。

2.4 在質(zhì)量控制方面的應(yīng)用

2.4.1 數(shù)據(jù)獲取控制

無人機(jī)在攝影中獲得的數(shù)據(jù)較多，影響數(shù)據(jù)獲取的因素眾多，如攝影時間、角度、高度等。傾斜攝影技術(shù)由于能夠從不同的角度來拍攝，通過對其進(jìn)行對比、分析，可以大大提高測量工程中的無人機(jī)成像質(zhì)量。與此同時，通過預(yù)先設(shè)計航線，保障了所拍攝的影像質(zhì)量，當(dāng)其不符合測量方面的要求時，可以通過補拍的方式，來降低測量工程工作中的誤差。

2.4.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

數(shù)據(jù)質(zhì)量對于測量工程來說至關(guān)重要，是決定其水平高度的重要因素。當(dāng)無人機(jī)在拍攝完成后，POS可對GPS數(shù)據(jù)和拍攝的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，在此過程中，一些不連續(xù)的數(shù)據(jù)能夠得到有效的補充。傾斜攝影可以大大提高數(shù)據(jù)的處理質(zhì)量，可以使相關(guān)的數(shù)據(jù)信息更全面、更精確，因此，數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)垂直攝影技術(shù)相比，出現(xiàn)的不連續(xù)數(shù)據(jù)較少。與此同時，由于信息密度較大，也會大大提高數(shù)據(jù)補全工作效率。

3 結(jié)語

著信息技術(shù)的發(fā)展，測繪技術(shù)也獲得了良好的發(fā)展機(jī)遇。將無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)運用到測量方面，成為相關(guān)工作者關(guān)注的焦點。這一攝影技術(shù)由于具有快速、高效、靈活、成本低廉等優(yōu)勢，使其逐漸成為測繪行業(yè)的新寵兒。將該技術(shù)應(yīng)用到無人機(jī)上，實際上是通過做三維模型的方式，展現(xiàn)更為直觀、真實的待測目標(biāo)。