試析無人機傾斜攝影技術支持下的三維實景建模
——以黃山市屯溪區為例

汪本榮

（安徽省第三測繪院，合肥230601）

1 無人機傾斜攝影技術概述

對無人機傾斜攝影技術的原理與特點進行梳理，有助于觀測人員從整體層面出發，把握相關技術應用流程，細化三維實景建模的技術要求，進而為無人機傾斜攝影技術的應用以及三維實景建模工作的開展提供方向性引導。

1.1 無人機傾斜攝影技術

無人機傾斜攝影技術涵蓋了飛行器、地面操控系統等組成部分，通過通信系統、定位系統、動力系統的有效配合，無人機傾斜攝影形成了自身獨特的技術優勢。其操作靈活，對起飛環境要求較低，因此，具有較強的實用性，可以滿足不同場景下的使用需求。無人機傾斜攝影技術的這些特性使其在觀測地理信息領域得到了廣泛的應用[1]。在傾斜攝影環節，為了保證傾斜攝影的質量，實現地理信息的準確、快速獲取，往往需要傾斜攝影傳感器的廣泛參與，具體來看，傾斜攝影傳感器由多個鏡頭組成，鏡頭之間可以根據測量需求，進行優化組合，實現了同一曝光點上，同一觀測對象不同角度影像的獲取，在完成影像數據的獲取后，可以在短時間內進行數據的快速傳輸。在無人機傾斜攝影技術框架下，實現對觀測對象正射映像的快速獲取，加之多臺攝像頭的參與，實現了對正射影像的補充，真實地反映出觀測對象的相關情況，實現了觀測結果的全面性。與GIS 技術相比，無人機傾斜攝影技術獲取數據的體量相對較小，傳輸周期短，傳輸難度小，傳輸成本低，這些技術特點，提升了無人機傾斜攝影的實用性。

1.2 三維實景建模

三維實景建模是通過借助數碼相機提供的多角度連續拍攝影像，借助于后期拼接技術，進行影像的系統化、完整性呈現。作為一種三維虛擬展示體系，可以通過相關技術操作，完成影像的放大、縮小以及移動，從宏觀、微觀層面，對觀測對象進行呈現。除了上述特性，借助于一定的技術手段，三維實景建模還可以將圖像資料與熱點鏈接、導航定位等銜接起來，形成一種多維度的觀測視角，從而給用戶更為直觀的使用體驗。三維實景建模的優勢，使其被廣泛應用于旅游景點導游等產業部門，伴隨著實踐經驗的逐步積累，三維實景建模的應用范圍逐步延伸，逐步成為區域地理信息成果展示的重要平臺。

2 攝影數據獲取與三維實景建模方法

為保證無人機傾斜攝影技術的合理使用，為三維實景建模提供必要的數據信息支撐，觀測人員在實踐環節，應立足于無人機傾斜攝影的技術原理，扎實地做好技術優化與應用，確保區域范圍內地理信息的有效收集與獲取。

2.1 無人機傾斜攝影數據獲取方法

無人機傾斜攝影數據獲取環節，出于影像資料獲取的考量，觀測人員應著眼于實際，在科學性原則、實用性原則的引導下，做好無人機參數的獲取、調試工作。具體來看，在實際操作環節，工作人員需要通過各類方式，提前進入觀測區域，了解區域范圍內地形、地質、氣候情況，在此基礎上，選擇無人機鏡頭的數量、鏡頭角度，優化定位系統、傳感器，通過上述工作，在保證無人機傾斜攝影數據獲取精度以及廣泛性的同時，提升無人機的可操控性，降低整體操作難度[2]。除了進行上述設備參數的調試，為保證無人機傾斜攝影數據的有效獲取，還需要根據觀測區域的實際情況，科學判定外業觀測點設置的位置，明確無人機觀測的路徑，通過這種方式，實現了測量精度的有效控制，為后續相關建模工作的開展提供了便利。

現階段，在使用無人機傾斜攝影技術的過程中，往往使用空中三角測量法，作為傾斜攝影的關鍵構成，空中三角測量法在無人機傾斜影像獲取的有效性以及準確性等方面發揮著關鍵性作用。在實際操作環節，觀測人員通過GPS 定位系統，對觀測點進行評估，并完成加密處理，無人機傾斜攝影使用的攝像頭較多，因此，與傳統的攝影技術相比，數據處理體量更為龐雜，難度更高，在使用空中三角測量的過程中，觀測人員應采取聯合平差處理，將觀測對象的正射影像與多個傾斜影像銜接起來，避免遮蔽情況的情況出現，實現觀測對象各類數據信息的系統化呈現。

2.2 三維實景建?；就緩?/h3>

三維實景建模可以劃分為2 大部分，觀測人員依托于無人機傾斜攝影技術，扎實做好影像數據的獲取以及處理工作。在這一環節，觀測人員對無人機傾斜攝影技術中獲取的觀測對象的正射影像以及其他傾角影像資料進行整合，并對無人機運行過程中使用的POS 數據進行匯總，通過上述方式，推動了三維實景建模準備工作的順利開展。在建模環節，觀測人員通過操作系統軟件，將影像資料導入到軟件中，并將無人機傾斜攝影中使用的傳感器參數進行錄入，通過錄入相關參數，對影像進行二次校對，進而保證了三維實景建模的準確性。除了采取二次校對的方式之外，觀測人員在建模環節，還有必要做好空間關系的檢查，通過系統性的檢查，判定無人機傾斜攝影過程中，像控點設置位置與實際布設之間有無差異，一旦發現布控不一致的情況出現，應做好反饋工作，采取有效措施進行應對，避免對三維實景建模工作產生妨害作用。在提交、計算三維實景模型的過程中，觀測人員需要合理選擇模型的呈現方式，如三維模型、正射影像圖、可修飾三維模型，滿足不同的使用需求，具體的觀測數據輸出類型，要求觀測人員根據實際情況，進行針對性地選擇。

3 無人機傾斜攝影技術支持下三維實景建模案例分析

考慮到現階段無人機傾斜攝影技術應用經驗較少的實際情況，在完成對無人機傾斜攝影數據獲取以及三維建模方法探討的基礎上，出于總結經驗，理順工作思路的考量，本文將黃山區屯溪區三維實景建模工作作為案例，通過全面系統的梳理，實現無人機傾斜攝影技術下三維實景建模體系的完善，旨在為后續相關實踐工作的開展提供參考。

3.1 充分利用現有的數據資料

觀測人員在進行黃山市屯溪區的地理信息獲取過程中，為了保證各項工作開展的指向性，充分利用已有的資料成果。安徽省設置了GPS/北斗雙模式定位系統基站，使其具備足夠的技術水平，提升了測量的精度。在此基礎上，觀測人員著眼于2018 年1頤10 000DOM 數據，開展觀測點的布控位置的設計、規劃以及完善工作，在合理布局的基礎上，進行了為后續各項無人機傾斜攝影技術的應用奠定了堅實基礎，同時，為三維實景建模工作的開展提供了技術支持，增強了三維建模的有效。除了進行上述外業布孔以及精度測量控制工作，為了保證數據測量的準確性，還應做好相關技術標準的執行工作，例如，黃山市屯溪區的地理信息獲取時，遵循GB/T 27920.1—2011《數字航空攝影規范》和GB/T 18314—2009《全球定位系統測量規范》等技術規范的要求，對無人機傾斜攝影技術流程進行規范，增強了技術應用的有效性，實現了觀測數據的科學采集[3]。

3.2 像控點布設方法

黃山市屯溪區在使用無人機傾斜技術進行三維實景建模的過程中，為了提升三維實景建模的準確性，像控點采用AHCORS 系統網絡RTK 方式測量，實際作業中，高程控制點按平高控制點實測。在進行布點前，先根據范圍和設計航線對測區進行基本的分區，分區時盡可能采用矩形，再根據分區情況進行布設，區與區接邊的部分保證有3 個及以上的控制點共用，以保證模型的接邊精度。測區像控點進行區域網布點時，按每平方公里布設3 個像控點、3 個檢查點。檢查點應選在影像清晰、目標明確的地方。不規則區域網布點時，應在凹凸拐角處加布平高點。通過上述布設方式，最大程度地提升了無人機傾斜攝影的準確性，在此基礎上，采取空中三角測量法，提升觀測結果的準確性。

3.3 三維實景建?；静呗?/h3>

三維實景建模過程中，選擇ContextCaptureCenter 系統軟件，對無人機傾斜攝影獲取的資料依據相應的處理流程，做好三維實景建模工作，具體流程如圖1 所示。

圖1 三維實景建模流程圖

通過做好初始化建模區域的操作，形成三維像對，并上生成像對點云，在此基礎上，組建三維TIN 網絡，觀測人員通過相關系統指令，對圖像匹配錯誤而引起的TIN 進行刪除和修復，并基于內在幾何關系，將TIN 模型進行平滑和優化，達到最佳的三維表達效果。最后根據三維TIN 的空間位置信息，自動尋找最佳視角影像，并完成模型紋理的構建，最終形成完整且真實的三維模型。

4 結語

無人機傾斜攝影背景下三維實景建模，提升了區域地理要素的快速、準確獲取，以更為直觀、全面的方式加以呈現，更好地滿足區域開發與社會生活的相關要求。為充分發揮無人機傾斜攝影技術下三維實景建模的作用，本文以黃山市屯溪區作為研究對象，在探討無人機傾斜攝影技術原理的前提下，不斷總結技術應用經驗，厘清技術應用流程，逐步構建了完善的三維實景建模機制。