淺談傾斜攝影測量數據的關鍵處理技術

高 強

（安徽省煤田地質局物探測量隊，安徽 宿州 234000）

美國學者James Wallace Black在1860年時，于美國波士頓上空首次獲得了世界第一張傾斜影像，后美國調查局以及美國陸軍工程兵部隊在1930年時，逐漸應用3A五鏡頭傾斜相機進行制圖偵查以及監視工作。傾斜攝影以及傾斜影像在20世紀，主要應用于軍事領域。隨著此項技術的不斷發展，在傾斜攝影測量技術方面，也有很多新的理論與方法不斷涌現，為此項技術走向實用提供了強大的基礎。該項技術充分有效地融合了數字地面采集技術以及航空攝影技術等，基于同一平臺，同時對多種及多臺傳感器進行搭載，可以不同角度的對地面影像進行采集，避免了過去應用傳統航空攝影技術進行測量的弊端，實現對地物信息的精確反映，還可將先進的定位技術進行充分應用，將地理信息精準的嵌入其中，影像信息更急的豐富，性能更加強大，成為測繪領域最具影響力的一項高新技術手段[1]。下文主要對傾斜攝影數據獲取及處理的分類方法進行探討，為各行業應用提供技術支持。

1 傾斜攝影測量技術構成

隨著科學技術的不斷發展傾斜，攝影技術也獲得了極大的提升，對于傾斜攝影技術而言，主要包括，傾斜攝像機以及飛行載具和POS系統等。航拍作業過程當中，傾斜航攝儀能夠攜帶在飛行載具上，飛行路線設計過程中，主要根據航線和重疊率進行設計，傾斜攝像機有三拼、五拼、十拼之分，地面影像信息采集過程當中，通過同步曝光形式來實現，航攝儀中的POS系統對應各組曝光影像，通過X、Y、Z、O、P、K一些外方位元素信息，實時的描述拍攝過程中的飛行姿態，在大比例尺測圖以及三維實景建模，中傾斜攝影技術應用比較普遍，POS系統精度直接影響后期處理傾斜影像的質量。

2 傾斜攝影測量解決方案細分

伴隨材料行業以及飛行儀器方面的快速發展，大型航攝儀通過運輸機搭載進行信息獲取的方式，被徹底打破，特別在實施一些中小型的項目過程當中，極大地限制了大型運輸機的應用，對其成本控制造成很大影響[2]。將大容量電池技術以及模糊控制技術引入之后，無人機能夠長時間進行續航飛行，而且還有極高的穩定性，在精細化低空建模過程中發揮的巨大作用，根據精度以及建模特點和飛行高度方面，合理細分傾斜攝影測量的相應解決方案。

（1）高空飛行載具與相機。對于大型的運-12運輸機，在航空攝影過程當中，主要在600m高度層開展攝影測量工作，大型傾斜航攝儀（60kg）可由其進行攜帶，如徠卡RCD30、TOPDC、SWDC-5等。在飛行過程中具有非常穩定的飛行姿態，能夠達到7h以上的飛行時間，特別是航空作業面積較大（100km2以上）時，其作用優勢更加明顯。獲取高空數據過程當中，具有的優勢主要體現在，在POS信息方面傾斜航攝儀具有非常高的精確度，而且不需要較多的控制點，通過匹配空三后，可以進行實景三維模型構建，大大提升測繪精度。但是獲取高空數據過程中也有一定的缺點存在，首先要求較高的天氣條件，作業成本相對較高，由于較高的飛行高度，會引發影像顏色失真，對單位面積模型分辨率造成很大影響。

（2）中空飛行載具與相機。綜合考慮飛行成本分辨率以及模型顏色等各個方面，中空輕型飛行器獲得了很好發展。直升機是重要的飛行載具，同時還包括動力三角翼等，中空作業主要飛行高度范圍為300m～600m。多臺單反相機將背板去掉，共同組成其所攜帶的傾斜相機，對同步曝光系統以及固定傾角云臺進行設置，每日能夠進行15km2～30km2的作業面積。在信息獲取過程當中這種方式，沒有較大的場地限制，可以快速的進行起降，轉場速度較快，飛行高度不會影響到軍民空域。模型顏色構建過程當中比較真實，同時還有非常高的分辨率。但是該項技術也存在一定的缺點，中空飛行過程當中，氣流因素會影響動力三角翼，存在不穩定的姿態情況，傾斜相機在應用過程當中，缺少POS解決方案，這對實景三維模型精度造成很大影響。

（3）低空飛行載具與相機。為了有效控制飛行成本，保證分辨率，獲得更加清晰的顏色信息，微型傾斜相機在無人機上進行掛載，獲取相關數據信息方案得到了有效突破。無人機飛行過程當中滯空時間不長，同時具有有限的載重，所以在制作傾斜攝像機過程中，都是將鏡頭嵌入鈦金云臺進行制作，作業高度主要位居300m以下，作業范圍，如一些景點高校建筑群和廠區等5km2～10km2的區域。利用該技術可以更加靈活地進行起降應用人員較少成本投入低，具有非常穩定的飛行姿態，同時具有精準的POS數據，能夠更加逼真的對顏色模型進行構建，大大提升分辨率，具有較高的精確度。

3 傾斜攝影數據處理方案

（1）攜帶高精度POS信息的數據處理。平常普遍應用的，傾斜航攝解決方案以及微型航攝系統有無人機進行攜帶和傾斜航攝儀，POS數據精度非常高，對于空三網能夠精確地進行還原，大大保證了相對精度，在處理接到工程數據庫中發揮著重要作用。但是Smart3D軟件在建模過程中，主要依照sift算法進行處理，然而其全程卻無干預，在薄弱的POS信息部分，通過對影像驚醒自動拼接，進行建模和貼圖方案，視覺效果較好，然而其模型精度會受到很大影響。所以較好的POS數據時，三維數據處理應當以測繪精度為目標。

（2）攜帶弱/無POS信息的數據處理。氣流因素會對動力三角翼造成很大影響，傾斜影像獲取時間，應當大于6°的旋偏角，沒有準確POS數據現象，不支持弱/無POS傾斜數據在街景中不能進行直接導入，應于EOless模塊內對初始POS信息進行初恢復，這樣才可開展空三匹配和建模，然而效果卻不是很好，效率還亟待提升，無POS傾斜影像數據，可利用Smart3D軟件進行處理，將相應控制點進行若干添加，便可進行絕對定位，實景三維精度雖然難以得到有效保障，但能夠實現快速的建模，更好的為城管以及警務工作提供相應的解決方案。