無人機傾斜攝影測量技術及其應用

彭志杰 李鋒

摘要：隨著科技的發展，傳統測量方法得到了前往未有的提高和發展，為了配合無人機測繪這一技術領域的發展，傾斜攝影測量這一項高新技術隨之出現。無人機傾斜攝影測量技術又作為其一種具體的科學技術形式應運而生，并推進了傾斜攝影測量技術的變革，極大擴展了傾斜攝影測量技術的應用。

關鍵詞：無人機;傾斜攝影測量技術;應用

1無人機傾斜攝影測量概述

為了對無人機傾斜攝影測量有個清晰的認識，首先要清楚：1、傾斜攝影測量技術與傳統攝影測量技術的區別：作為一項當代科技高速發展時代下的產物，傾斜攝影測量方法在實踐中與傳統攝影測量技術還是有著顯著的差別。前者在實踐中更具備優勢，并擁有遠大的發展前景。在測量方式上，傾斜攝影測量技術是通過對所選定的測量區域中的各個攝點的多個方向與角度，如垂直、右視和左視等5個方向的影像進行有效的獲取，并生成三維實景模型來研究被攝對象的橫斷面、大小、規模等特征的一項高新技術。而傳統攝影測量技術主要是通過對所選對的測量區域各攝點的中心投影影像所生成的正射影像來分析和研究被測對象的性質、大小等特征的一種技術方法。在測量技術探測方面上，傳統攝影測量技術用途比較狹隘，僅用于生成正射影像與繪制地形分布圖。而傾斜攝影測量技術的用途除了生成正射影像與繪制地形分布圖，還能夠構建三維實景模型，從全方位對被測對象進行分析與研究。無人機傾斜攝影測量與有人機傾斜攝影測量：無人機傾斜攝影測量是以無人飛行器為平臺對所研究的區域進行攝影和測量的一種技術，不僅能夠很好地適應天氣的變化在一些極端氣候的時候進行測量，還能夠在一些較為復雜的地形進行探測。其具有高度的靈活性與機動性，但它在空中停留的時間較短，視野受限，所以只適用于小規模的航攝活動。有人機測量是以載人飛行器為平臺對所研究的區域進行測量和攝影的一種技術，成本昂貴，受限于極端氣候與復雜地形，但其續航時間較長且攝影視野廣闊，適用于大范圍的航拍活動。由此可以看出兩種測量方式優劣互補，兩者結合使用才能更好地發揮航拍的作用。無人機傾斜攝影測量的特點：無人機傾斜攝影測量在實踐過程中具有明顯的優點，它借助先進的定位技術與科技支持，真實反映并分析被測對象的狀況，從而構建出三維實景模型以研究被測對象的各種特征與性質。

2傾斜攝影原理及特點

2.1傾斜攝影原理

無人機攝影技術的原理就是在無人機飛行平臺上，通過多個數碼相機，以垂直或者傾斜等多種角度來對地物進行拍攝。而在拍攝過程中，比較常用的五鏡頭傾斜攝影系統充分結合了無人機平臺的GPS/IMU系統，由此來獲得POS數據以及相關圖像控制點的數據，然后再通過相應軟件來對數字表明模型和數字正攝影圖像和3D模型進行有效的處理。

2.2傾斜攝影測量技術特點

其一就是其拍攝的圖像立體效果更加真實，能夠對人類的感知能夠以更加真實的狀態反應出來;其二就是能夠為建模提供的紋理信息更加真實而且豐富;其三就是能夠充分實現高精度的測量工作。此外，無人機能夠充分實現低空遙感操作，而且不僅操作起來比較簡單，而且可操行也比較強，圖像采集的周期大幅度縮短。由此我們可以看出，通過無人機攝影技術來獲得真實的三維模型，同時使用矢量繪圖平臺來獲得地形圖所需要的相關元素，能夠在很大程度上改變傳統測量技術所存在的不足，在很大程度上提高了測量的效率和測量的質量。為工程建設的順利開展提供了更加有效的數據支持。

2.3傾斜相機的性能要求

在傾斜攝影系統中，其鏡頭的數量和類型有很多中，不僅有多頭的，而且還有單頭的，能夠通過不同角度來獲得圖像，并且能夠實現單架次操作的廣度和深度。一般在無人機實施航空測量工作時，其像素會控制在3500萬以上，因為傾斜攝影技術是對一次曝光獲得影像像素實施控制，所以在測量過程中不能對單一相機的像素進行固定，而對其工作的時間，電池的壽命以及曝光的功能和圖像的采集等功能則可以實施限制，雖然器械曝光能夠獲得更好的更高的像素，但是因為成本，還需要對其進行適當的控制。通常情況下，單個鏡頭的像素要控制在2000萬以上，而一次曝光的像素也要控制在1億。此外為了滿足特定條件下的測量需要，相機的作業時間也要控制在90分鐘以上，并且要確保其能夠全天候的作業，而且只有具有曝光功能的相機才能充分滿足影響重疊度的具體要求。

3無人機傾斜攝影測量技術的關鍵

通過無人機傾斜攝影技術而收集的圖像有垂直的還有傾斜的兩種。一般其攝影測量的方向主要有無約束的和附件約束的區域網平差，還有傾斜攝影的直接定向三種，而無人機攝影測量技術的另一種重要技術就是多視影響密集匹配技術，通過傾斜圖像，能夠以更大的尺寸更高的分辨率來清晰的顯示地面的物體。該技術不僅能夠用在對影像的預處理工作中，同時還能應用在三維模型的制作中。

4無人機傾斜攝影的應用范圍

當前，在民用領域中，無人機主要應用在地形圖的測繪、地質條件的勘測以及對自然災害的檢測，再有就是交通管制、通信中繼以及農藥噴射等很多項目中，因為每個地區以及國家所面對的實際情況都不一樣，尤其是在國土測繪以及災情和氣象等方面，因此對無人機的技術提出了不同的要求，所以面對不同的情況要進行具體的分析。當前，無人機因其成本低，而且操作簡單和數據精確等優勢在城市的規劃和管理、三維城市建模中得到了很好的應用。而在未來，相信會在更多的領域中得到更為廣泛的應用。

5結論

總之，與傳統的測量技術相比，無人機傾斜攝影測量技術具有非常顯著的優勢，其不僅影像的清晰度高，而且所出的模型也更精細和真實，因此能夠更好的滿足工程項目對建筑模型的需要。在三維模型構建完成以后，技術人員還可以將其與地下管線工程進行有效的結合，通過GIS、可視化以及三維仿真技術來對已建設完成的地下空間進行查詢和展示，由此來為工程建設提供更加精確的數據資料。

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（作者單位：西安長慶科技工程有限責任公司）