探討無人機傾斜攝影測量的關鍵技術及應用領域

劉影

摘要：伴隨著我國科技水平的發展，攝影測量技術也有了很大進步。傾斜攝影測量這一項高新技術也隨之興起，并且在各行各業各領域都發揮著不可小覷的作用。無人機傾斜攝影測量技術在實踐中能夠精準提供被測對象的實驗數據，并通過分析這些精確數據生成三維實景模型，以支持相關產業的生產與發展。在無人機傾斜攝影測量基礎上探討該技術的發展與應用。

關鍵詞：無人機;傾斜攝影測量;關鍵技術;應用領域

無人機傾斜攝影是指通過攜帶有攝像頭的無人機，通過多個角度對待測目標進行測量的操作。相較于傳統的垂直攝影，傾斜攝影可以將待測物體或地區的高度差展示出來，使所拍攝的景象更加的真實、直觀。因此，研究無人機傾斜攝影在測繪工程中的應用，對于提升我國的測繪水平具有重要的意義。

1無人機傾斜攝影測量技術的基本原理以及特點

1.1無人機傾斜攝影測量技術的原理

利用無人機傾斜攝影測量技術拍攝照片時，其會記錄航高與航速、航向、旁向重疊、坐標等數據，最后將這些數據通過特定的數據處理軟件進行處理，并將拍攝的影像統一納入坐標系統中。

1.2無人機傾斜攝影測量技術的特點

1）通過無人機傾斜攝影測量技術拍攝得到的三維數據能夠將地物的外觀、位置以及高度等屬性真實的反映出來。2）無人機傾斜攝影測量技術能夠同時輸出DSM、DLG以及DOM等數據，不僅能夠在傳統航空攝影測量的基礎上獲得更多數據，而且可以有效降低城市三維建模的成本。3）無人機傾斜攝影測量技術能夠快速采集影像數據，提高了工作效率。

2無人機傾斜攝影測量的關鍵技術

2.1實景三維模型建立

利用三維建模軟件對影像人工刺點添加若干像控點，并建立實景三維模型。實景三維模型建立包括空三加密解算、點云數據匹配、三維TIN構建和模型紋理映射等步驟。

空三加密解算是利用連續有高重疊度的影像建立光學模型和對應POS數據求得各影像高精度的外方位元素。因為傾斜影像中包含垂直視角和傾斜視角的影像，在匹配連接點時會產生大量同名點，所以常規同名點測算法不再適用。利用垂直視角的POS作為其他傾斜視角影像的初始方位元素，根據成像模型和共線方程，計算每個像素的物方坐標，基于多基線多特征匹配技術生成傾斜影像之間的連接點，結合少量像控點通過光束法區域網平差迭代，反復解算后得到滿足精度要求的空中三角加密解算結果。空中三角加密解算完成后，即可得到影像姿態和位置的模型。

點云數據匹配是運用空中三角加密模型計算出各像點的三維坐標，通過多視角傾斜影像密集匹配技術生成點云模型數據，目前常用的密集匹配算法有多基元多影像匹配算法、共線條件約束下的多片最小二乘影像匹配算法和基于物方的多視立體匹配算法等。點云模型數據量較大，一般對其進行切塊處理，以減少數據量，加快計算速度。

三維TIN構建遵循鄰近三點成面原則，利用點云數據塊生成三維TIN模型，并對其進行優化。

模型紋理映射是將整個模型分割成若干個一定大小的規則瓦片，將每個瓦片作為一個任務自動分配給各計算節點進行紋理影像的配準和貼附，再利用傾斜影像的內、外方位元素以及模型的空間坐標，根據位置關系將傾斜影像紋理映射至三維TIN模型，最后整合各數據建立實景三維模型。

2.2攝影測量數據獲取的關鍵

2.2.1相機檢校

非量測相機的畸變差一般比較大，在拍攝前應進行較為嚴格的相機檢校，以恢復影像光束的正確形狀，即通過檢校獲取相機的內方位元素和鏡頭畸變參數。相機檢校內容包括：像主點的框標坐標（x，y）的測定、相機主距f和畸變系數k的測定。

2.2.2航攝技術參數與數據傳輸設置

依據飛行任務和現行規范的相關規定，首先取得空域審批，然后對航攝技術參數進行設置，具體設置包括：航高、像片重疊度、航線參數等。

飛控系統采用數據傳輸存儲技術進行輸送，主要包括2個方面：（1）傳輸無人機與航攝傳感器的飛行參數，以實現無人機飛行高度、方位、距離、航向、航跡、飛行姿態的測量和實時顯示，執行地面操控人員的控制指令;（2）傳輸無人機獲取的影像數據并保存備份，以供后期數據處理與分析利用。

2.2.3飛行質量與影像質量檢查

飛行質量和影像質量決定了最終生成測繪產品的精度，因此，對飛行與影像質量檢查尤為重要。具體包括：（1）飛行質量檢查，包括航向重疊度、旁向重疊度、像片傾角與旋偏角、航線彎曲度、航帶航高之差;（2）影像質量檢查，包括影像是否清晰、色調是否一致、層次是否鮮明、反差是否適中;影像是否有重影、不清晰和位置偏移等情況;影像是否有陰影、大范圍反光、蒙蔽等突出問題;是否影響DSM及4D產品生成。

2.3數據處理

在無人機攝影完畢后，需要對攝影的數據進行處理，從而為后續的其他工作奠定基礎。傾斜攝影技術相較于傳統的攝影技術，可以從多角度獲取待測目標的信息，這使得數據處理工作的維度增加，多角度的數據可以為數據處理工作提供更多的參考，從而提升數據處理工作的效率。

此外，搭載有傾斜攝影技術的無人機一般都搭載有預處理系統，無人機中的預處理系統可在完成攝影后利用其搭載的預處理系統對數據進行簡單的處理，預處理系統可以將所拍攝的數據中的無效數據剔除，從而降低后期POS數據處理的難度，提升數據處理的速度和精確性。

3無人機傾斜攝影測量技術的應用領域

在繪測地形圖中的應用：時代的進步推動了現代化城市的數字化信息發展，與此同時，其對地理空間的信息精準度要求也不斷提高。無人機傾斜攝影測量在各行業各領域工程的地形測量中構建了全新的三維地形測量體系，開發出了一種全新的測量技術。憑借其靈活性與機動性，其在獲取數據方面上不但能確保精準度，還能夠降低人力成本，在滿足地形圖繪測的同時還能夠推進城市數字化進程。

在地質災害調查中的應用：無人機傾斜攝影測量技術應用在我國地質災害調查中發揮著明顯的作用，它能夠迅速且真實地反映受災區域的具體情況，如受災規模、大小、程度等狀況，幫助救援方充分了解當地受災情況并制定合理計劃有效開展救援工作，并為災后重修工作提供必要的支持系統。

4結語

無人機傾斜攝影技術是現代測繪工程中常用的一種新型技術，本文對其在測繪工程中的應用進行了研究。傾斜攝影無人機通過搭載的多組鏡頭，可以實現對待測目標的多角度拍攝，從而提升信息的密度，使所拍攝的影像更加直觀與立體。

參考文獻：

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[2]丁鴿，彭健，焦明東，等.無人機傾斜攝影測量技術在超高層建筑竣工測量中的應用[J].測繪地理信息，2019，44.

（作者單位：沈陽祺鵬集團有限公司）