探析無人機傾斜攝影測量在城市三維建模中的應用

摘要：有關學者提出使用無人機搭載照相機，使用遙控飛行器對實地進行不同角度的影像高效迅速地數據采集，進行三維模型的建立，真實地反映地面的客觀情況。傾斜攝影技術所建立的三維模型可真實反映地物的外觀、坐標、高程等信息；借助無人機，可迅速采集影像數據，實現全自動化三維建模。研究使用無人機對三維模型建模及其建模質量效果在如今數字城市與智慧城市應用以及三維測繪領域中有著重要意義。

關鍵詞：無人機；傾斜攝影測量；城市三維建模；應用

1傾斜攝影測量特點

第一，能夠真實反映周圍物體的真實情況。與正射影像相比，傾斜攝影讓人從多個角度去觀察事物，能夠更加真實地反映出事物的實際情況，從而彌補了正射影像的局限性。第二，傾斜攝影測量技術能夠實現單張攝影量測。通過傾斜攝影測量技術和配套的軟件，能夠對攝影影像的高度、面積、長度、角度和坡度等進行量測。第三，可以采集建筑物側面信息。在三維數字城市應用中，利用傾斜攝影技術大規模成圖的特點，從傾斜攝影批量提取相關紋理信息，降低了城市三維建模的成本。將傾斜攝影測量技術應用在城市規劃、城市管理、軍事活動等領域，具有其他數據無法取代的價值。傾斜攝影測量能夠讓指揮者和決策者看到比正射影像更多的影像資料，例如，傾斜影像測量能夠看到房屋一些側面的安全出口，傾斜影像任意兩點之間都可以通過軟件進行精確的計算，在城市反恐活動中，能夠計算通視距離、制高點等，另外，在解救人質等緊急行動中，也能更好地輔助決策。

2無人機傾斜攝影測量技術

2.1多視影像聯合平差

無人機傾斜攝影測量技術應用過程中使用了新的多視影像聯合平差技術，可以有效解決傳統的測量系統在數據處理方面的不靈敏等問題，以合理方式處理影像之間的遮擋關系，及時確定合理的連接點和連接線等，提高了成像結果的準確度。

2.2多視影像密集匹配

無人機傾斜攝影測量技術在應用過程中使用了多式影像密集匹配技術，該類技術可以有效提高攝影測量的分辨率，其覆蓋的面積范圍也明顯增大。在利用該技術開展匹配的過程中，可以及時對各類多余的信息進行研究，通過明確坐標點的位置，可以獲取地面物體的準確三維信息。通過多元影像密集匹配技術，可以利用建筑物的側面等來提取各類信息，建筑物的邊緣信息和文理信息等也可以被充分利用起來，繼而形成相對完善的二維數據，通過該技術將其轉變為三維數據，建筑物的高度和輪廓信息等可以及時提取出來。

2.3模型生成和影像糾正

在多視影像技術的幫助下，可以及時將地面建筑物的各類數據掃描表達出來，繼而形成相對較為全面的數字表面模型。但是在實際測量建設工作開展過程中，受到角度和尺度的差異，很可能出現建筑物遮擋以及陰影等現象。為了降低概率因素對數字表面模型造成的影響，應當及時利用影像外的方位元素來開展匹配設計工作，結合當前比較相對的算法等開展各項計算，提高計算效率的同時合理確定建筑物的高度等相關數據，保障三維建模工作的精確性。在獲得了高密度的數據之后，應當及時進行濾波處理等工作，將不同的匹配單元融合起來，形成整體統一的數據。在利用多式影像技術開展各項工作的過程中，應當及時對屋頂重建等幾何信息進行提取，結合其他相關技術來開展信息優化等工作，制定合理的全局優化措施，合理開展均光處理，保證各項工作的有效性。

3無人機傾斜攝影測量技術應用

3.1為智慧型城市建設打基礎

智慧型城市建設是新時期國家提出的新的城市建設要求，但是，智慧型城市建設對三維建模技術等要求相對較高，因而其建設速度相對較慢，在引入了無人機傾斜攝影測量技術之后，可以實時開展城市三維建模工作，快速提取城市中的各類信息，繼而形成精確合理的城市三維模型影像，為后續各項工作合理開展提供必要的數據。同時，利用無人機傾斜攝影測量技術還可以完成定時定向搜索等目標，滿足智慧型城市的定向建設等要求，一定程度上加快了智慧型城市建設的速度。

3.2三維建模

三維建模是傾斜攝影測量的關鍵環節，建模的質量直接影響后期的應用效果。例如，通過無人機傾斜攝影測量后，獲取了某市測繪區域的原始影像數據資料。在拍攝過程中，受到光線、拍攝角度的影響，原始影像資料在飽和度、亮度和色相方面存在一定的差異，所以要對其進行統一處理。通過校驗場對POS系統進行校驗，然后對POS數據解算，利用POS數據、影像數據、地面控制點數據得到每一張航片的精確方位元素。通過垂直影像、傾斜影像數據、三角測量技術，以及影像密集匹配技術，得到基于真實影像高密度點云的實景數字表面模型數據。然后，將統一化處理的影像數據資料以像素級別的分辨率紋理映射到實景數字模型的表面，生成一個初級全要素的城市三維模型圖。在這個環節，需要借助一些三維建模軟件，常見的有3Dmax、AE、Smart3DCapture等軟件。最后通過一些輔助手段對三維模型圖進行修改、補漏和細化處理，從而得到一個比較全面、精細的城市三維模型。該市智慧城市測量中使用了Smart3DCapture三維建模軟件，Smart3DCapture是目前最先進的全自動三維建模軟件，它通過簡單的照片就可以生成高分辨率的真實三維模型，整個過程不需要設計人員進行設計，生成速度非常快，一般需要幾十分鐘或者幾個小時就可以完成數據處理，建立簡單、全自動、真實的實景真三維模型，而且這種軟件的兼容性非常好，可以輸出不同格式。該市的智慧城市測量中無人機使用了一個垂直鏡頭和兩個傾斜鏡頭，設計了14條航線，獲得了30000km2內的高分辨率的地物影像資料，共有數據資料7G。通過Smart3DCapture軟件的強度計算能力，結合GIS技術、三維仿真技術和可視化技術，可以得到一個逼真、實景的三維模型。

4結語

總之，無人機傾斜攝影測量技術憑借其高性價比和精準測量度等優點，在新時期社會發展過程中得到了極為廣泛的應用，其發展速度也逐漸加快。有關人員必須加強對該技術的重視，積極將該技術推廣到其他領域中，以創造更為先進有效的測量技術。

參考文獻：

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[3]陳昕.無人機傾斜攝影測量在建筑規劃竣工測繪中的應用[J].城市勘測，2017（1）：82-85.

（作者單位：河北省地礦局第八地質大隊）

作者簡介：王冰（1986.8—），男，河北秦皇島人，黑龍江工程學院本科畢業，單位： 河北省地礦局第八地質大隊，測繪工程師，研究方向：航測。