無人機傾斜攝影技術的應用

尹寶田

摘要：隨著無人機技術的快速發展，無人機傾斜攝影技術在建設數字化城市得到了廣泛的應用。隨著科技的不斷發展，無人機傾斜攝影測量在各行各業得到了廣泛的應用，并促進了相關行業的發展，如智慧城市、城市規劃、國土資源等方面。文章在探討了無人機傾斜攝影技術應用前提后，對于無人機傾斜攝影技術在大比例尺地形圖測繪中的應用進行了分析。

關鍵詞：無人機；傾斜攝影技術；應用

一、導言

21世紀的現代社會，無論人們的日常生活，還是各行各業的發展，都受到了科技發展的深刻影響，產生了重大而深遠的變化，其中傾斜攝影測量就是隨著科技發展而產生的一項重要科技。隨著計算機軟硬件技術和先進的高精度定位定姿技術的發展，傾斜影像快速高精度建模和模型后期測繪應用也帶來跨越式發展，尤其在基礎測繪、土地資源調查監測、土地利用動態監測、數字城市建設和應急救災測繪數據獲取等方面具有廣闊市場前景，甚至會在這些方面顛覆測繪傳統的作業方式。

二、概述

（一）傾斜攝影測量與傳統攝影測量的區別

傾斜攝影測量是通過獲取研究區域各攝站點含垂直、前視、后視、左視、右視5個方向的影像，生成三維實景模型來研究被攝區域地物的平面位置、大小、性質、形狀、側面、立面、縱橫斷面、地形起伏及場景模擬等特征的高新技術方法。而傳統的攝影測量主要是通過獲取研究區域各攝站點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。傳統的攝影測量主要用于生產正射影像、測制各種比例尺地形圖；而傾斜攝影測量除了可以生產正射影像、測制各種比例尺地形圖，還能生產三維實景模型，測量地物的側立面和縱橫斷面，進行三維場景模擬等，360°無死角地對地物進行研究，極大地擴展了攝影測量的應用。

（二）傾斜攝影的特點

無人機傾斜攝影技術不僅能夠真實的反映地物情況，無需大量耗費人力物力，而且可通過先進的定位技術嵌入精確的地理信息，拾取更豐富的影像數據信息。無人機傾斜攝影能相對于正射影像反映所測地域周邊的真實情況還能多個角度觀察地物，能更加真實的反映地物的實際情況，極大彌補了正射影像應用的不足。無人機傾斜攝影可實現單張影像測量通過配套軟件的應用，可直接基于成果影像進行包括長度、高度、面積等的測量，擴展了傾斜攝影在行業中的應用。無人機傾斜攝影在地形側面紋理中可采集針對各種三維建模的應用，利用航空攝影大規模成體的特點，加上從傾斜攝影批量提取及貼紋理的方式，能夠有效降低地形三維建模的成本。

三、無人機傾斜攝影測量技術的應用

（一）三維模型生產

無人機傾斜攝影技術應用前需要相應的三維模型生產。工作人員在三維模型生產的過程中應當在將影像經過預處理后就無縫的進行三維模型的生產。在這一過程中基于傾斜攝影所得影像數據的利用方式能夠將所得到的三維模型分為兩種方式：第一種是通過單獨利用傾斜像片作為紋理來生產三維模型并且通過利用相關軟件獲得的三維模型；第二種則是通過基于傾斜攝影生成三維模型測繪地形圖的流程基于無人機傾斜攝影生成三維模型測繪地形圖。其主要表現模式為主任務下達與申請空域、外業航飛數據采集、像控點布設與量測、內業空中三角測量等方面的工作。

（二）2POS數據計算

由于無人機傾斜攝影獲取的影像數據，速度快、效率高，但無人飛機的體積小，重量輕姿態穩定性方面不如傳統的大飛機航測。因八旋翼型無人飛機在飛行中伴隨自駕儀對其姿態的不斷調整，可能會產生較大的旋偏角，還可能導致影像畸變較為嚴重。首先要將POS數據格式做一定的修改，讓其能順利導入軟件PhotoScan當中去。先在“工具”中打開“相機校準”然后對其相機的精度進行相應地調節與修正。像主點坐標、像元尺寸大小、相機焦距等參數的輸入。像素尺寸=像元尺寸大小×4000mm，然后輸入焦距長度。無人機畸變校正參數是：像元尺寸大小為1.58un，焦距長度為3.61mm，輸入之后，像主點偏移量就會自動改正。影像數據和POS數據存放的路徑不要出現中文。原始數據的存儲路徑和成果數據最好不要存放在一個數據盤，可能會影響數據處理的速度。

（三）數據預先處理

無人機傾斜攝影技術應用前應當做好數據的預先處理。工作人員在數據預先處理的過程中首先應當在得到航飛數據后細致的檢查影像和是否一一對應，然后以此為基礎來檢查影像的質量是否存在問題或者是是否清晰以及有無大范圍模圖；其次，工作人員在數據預先處理的過程中還應當通過模型編輯的方式來檢查生產地形圖的合格以及存在精度檢查模糊遮擋的現象。與此同時，工作人員在數據預先處理的過程中還應當避免因為光線反差和強度差異來影響到三維建模的精度和效果。

（四）數學形態學濾波

數學形態學濾波它是一種常用于圖像處理的算法。它主要將點云數據按圖像二維格式進行數據處理。其原理通過膨脹與腐蝕進行不同組合，得到開閉運算。而開運算是指將圖像先做腐蝕然后再做膨脹處理。閉運算先做膨脹然后做腐蝕處理。最后，通過對點云數據分別進行腐蝕、膨脹處理可以得到窗口小而高程值最大。

（五）其他應用

利用無人機傾斜攝影快速生成的三維模型，可以友好對接多個第三方平臺，從而實現更多應用，例如實時三維平臺視頻監控、地下管線三維管理、真實三維直觀淹沒分析用于城市低洼地區管理、空間可視域分析主要用于安保工作、基于傾斜攝影真實的地形剖面分析等，目前也隨著無人機傾斜攝影的低成本、高效率而逐漸得到廣泛應用。

無人機傾斜攝影技術的誕生，正在逐漸顛覆傳統測繪的作業方式，該技術通過無人機低空搭載先進的定位設備和多鏡頭攝影技術獲取高清晰立體影像數據，實時嵌入精確的地理信息，獲取更豐富的影像信息，后期可快速自動生成三維地理信息模型，快速實現地理信息的獲取。隨著電子技術的發展，以及國內外的軟、硬件廠商的開發應用，無人機傾斜攝影及其后期應用由于其效率高、成本低、數據精確、操作靈活等特點，將會得到更加廣泛的應用。

結束語

綜上所述，隨著無人機傾斜攝影測量技術的不斷進步和發展，這項技術的應用得到廣泛深化，本文基于無人機傾斜攝測量技術克服了傳統的三維建模方法，它影通過獲得影像數據和POS數據進行空中三角測量，再利用匹配點云數據建立三角格網絡模型從而構成新的三維建模。此三維建模具有測量范圍廣、成本低，耗時短、成圖精度高且速度快等優勢，對實現數字化城市的發展有重要意義。

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