無人機傾斜攝影測量技術與三維建模的研究

張 龍

（山東省地質測繪院，濟南 250002）

伴隨無人機產業近些年的高速發展，使得無人機得以在各行各業實現廣泛運用，在無人機活躍的眾多領域中，應用較為廣泛的技術當屬無人機傾斜攝影測量技術，它通過與三維建模軟件的配合，可以在工程建設規劃、管線維護監測、考古文物保護等領域發揮巨大的作用。由于目前這項技術仍然不太成熟，并且有很多缺點急需完善。為了提升無人機傾斜攝影測量技術的運用效率，需要在鏡頭分辨率、傳感器靈敏度、三維建模軟件優化等方面做出改進，從而提升整體技術效率。

1 無人機傾斜攝影測量技術的應用

1.1 無人機傾斜攝影測量技術

在國際無人機遙測領域中，傾斜攝影技術算是一種較為新穎的技術，它的特點在于數據的獲取和預處理都在無人機中完成，由于無人機所集成的多種傳感器，使得無人機可以從多種角度和位置對目標物體進行技術模型數據收集工作，從高效的掌握目標物體的基礎數據信息，有利于下一步工作精準的開展與進行。無人機在目標物體的正上方所拍攝的數據影像資料稱為“正片”，而從斜多個斜角位置進行拍攝的影像資料稱為“斜片”，正是通過多張“正斜片”數據影像資料進行堆疊，而形成整個目標物體的具體數據模型，從而幫助工作人員詳細的了解目標物體的各項信息。由于某些無人機上攜帶有高性能的專業繪圖顯卡，從而可以實現高精度的圖像數據處理與高效的三維建模過程，有利于快速分析突發問題的具體情況，同時進行現場狀況繪制，給予后臺指揮人員第一手的數據資料。

1.2 無人機數字影像數據收集

在無人機數據資料收集過程中，通常會收集數據點圖像信息，當面對數據資料類似的情況時，通常運用數據信息系統對數據類型進行歸類和劃分，然后在進行詳細區分，并歸類為點與線所構成單獨區域。另外數據信息提取中需要做到真實有效，并且與目標物體的實際情況相結合，在遇到復雜情況時還需要進行數據分析和研究，從而準確確定目標地點的情況。

1.3 關于無人機的影像匹配技術

這種技術通常采取固定的算法將多種影像數據同名點內容進行識別和融合，而要完成這樣的工作就必須在前期進行目標數據檢測，從而完成數據的視覺計算，以方便后期進行圖像融合。這項技術在國內多個領域普遍應用，并且得到廣泛的好評，也正是由于無人機遙控攝影技術的應用靈活度高，這項技術才能實現快速普及。由于新算法的運用，使得特征點的測量與匹配的精度可以實現手動控制，根據不同的需要，可以運用多種不同的算法來進行測量與匹配，具體包括下列幾種：灰度圖像匹配算法、特征圖像匹配算法、理解與翻譯圖像匹配算法。

2 無人機傾斜測量技術的具體應用

2.1 在橋梁檢測方面的運用

針對橋梁進行檢測工作時，需要對整體外觀以及結構性能進行檢查和判定，在進行外觀檢查時，傳統方法是通過肉眼和一些檢測工具來進行檢測，查看橋梁是否出現裂縫以及結構缺損等問題，用傳統的方式進行橋梁檢測時，通常需要檢修人員懸掛在橋面下方，或者從高臺上進行檢測，在面對一些跨度較大的特殊結構橋梁（例如跨海大橋、斜拉橋等）時，所耗費的人力及物力則更為巨大，人工作業不僅受到工人體力及狀態的影響，同時對于工人的安全也會造成威脅，因此無人機傾斜測量技術的運用將檢測人員從危險和繁瑣的工作中解脫出來。無人機利用自身優秀的懸停能力搭配高分辨率的相機以及激光雷達可以實現橋梁結構的整體三維建模，幫助維護人員詳細的分析橋梁承力結構是否存在裂縫以及缺損，從而在經濟成本以及人力成本上為企業節約大量資源。

2.2 在文物保護方面的運用

我國是一個具有悠久文化歷史的文明古國，因此歷朝歷代留下的文物數量數不勝數，體積上更是大小不一，而針對大型文物的保護工作歷來是文物保護部門較為頭疼的一件事，例如“樂山大佛”、“龍門石窟”、“布達拉宮”等世界文化遺產的保護及修復工作，針對這種規模較大的文物修復及維護測量工作采用人工方式，往往存在成本高昂周期較長的問題，當運用無人機傾斜測量攝影技術配合三維建模可以準確的確定大型文物表面的損傷程度，建立大型文物的全面三維信息，避免因為人工手動測量而出現的文物損傷問題，無人機傾斜測量攝影技術可以在避免直接接觸文物的情況下對文物實現精確測量，減少文物修復測量工作所耗費的時間，幫助文物修復人員減少工作量。

2.3 隧道與管線的測量工作

在遇到地鐵、鐵路隧道以及城市管線規劃等方面的測量工作時，無人機傾斜測量技術搭配三維建模可以發揮巨大的作用，例如在地鐵及隧道的工程驗收階段，需要進行隧道結構檢查，查看是否存在滲水裂縫的問題，這種檢測工作用傳統方式作業時需要人工進入隧道內部進行手動檢測，傳統方式的問題在于效率低下以及不能保證工人的安全問題，如果采用無人機測繪搭配三維建模即可按照預定設置的程序進行測繪工作，對隧道內部進行全景建模，從而幫助工程人員查看結構是否存在破損。另外城市管線規劃也同樣可以運用無人機搭配三維建模，短時間內將城市的詳細數據資料收集起來，方便規劃部門設計預定線路規劃方案。

3 結束語

無人機傾斜測量技術自身的優點是可以快速高精度進行數據收集工作，并且這項技術已經在多個領域中廣泛應用，因此無人機測繪技術未來的發展前景十分廣大，有關部門要積極培養無人機測繪方面的專業人才，將無人機測繪技術不斷完善。