無人機傾斜攝影技術在測繪工程中的應用

姜旭 山東光庭信息技術有限公司

隨著測繪工程信息系統的技術應用不斷升級，三維地理建模測繪技術已經得到了快速發展和廣泛運用。在三維測繪建模應用過程中，如何把無人機身的傾斜度、攝影機的測量以及影像數據處理技術運用得更好，這是亟須解決的一個問題。無人機影像傾斜航拍攝影影像測量系統技術廣泛應用的諸多優勢之處是顯而易見的，比如：技術突破了以往航測儀和遙感系統影像傾斜拍攝測量方法的技術局限性，方便相機傳感器在不同拍攝方位任何一個角度同時獲取被攝體和物體的不同表面結構信息，并可以使眾多相機傳感器件在同一時間也能進行協同工作，使得相機采集的數據工作效率大大提高，保證數據既真實可靠、完整，同時也有效避免了數據采集系統工作的高度重復性。

一、無人機傾斜攝影測量技術分析

無人機利用傾斜全景攝影機的測量監控技術是指借助各種航測監控系統實時獲取全球地物運動位置和天體姿態預測信息的一門觀測技術，而這種航測監控系統由一臺無人機和多種不同觀測類型、不同觀測角度的天體傳感器系統組成，基于此類在系統上的技術優勢，即可實時獲取全面的全球地表天體地物運動位置和天體姿態預測信息。整個過程數據采集處理過程中，無人機在空中拍攝圖像時，可通過GPS和自動記錄圖像中空間三角形的位置、旋轉角度和姿態，以保證拍攝圖像中航向自動重合和側航向重合的精度達到66%以上，我們也可以直接使用空中三角測量來自動控制和分析圖中的三維力學模型。由于多角度地形傳感器的特點，航測技術不僅能有效突破目前地面高層建筑和復雜三維地形的高度限制，但由于高空航測系統中飛行高度相對較低，可以同時獲得近地面和高質量的多角度地形圖像，效率較高。同時，主要利用多個視頻圖像的矩形曲面圖，對多個同名密集點的坐標進行處理，實現密集點云匹配，在此基礎上對不規則矩形三角網網絡進行綜合構建。最后，借助Context Capture軟件，再結合三維影像采集POS拍攝數據和采集地面GPS-RTK采集點和控制點影像數據等先進技術即可實現三維影像重建。

二、無人機傾斜攝影測量技術的優勢

傳統的物體航空攝影模型測量雖然可能大量小范圍及時獲取物體地面三維模型數據，但僅限于能及時得到一個物體的內部空間位置坐標和頂面方向信息，不能及時獲取物體目標完整的側面三維紋理結構信息因此，在建三維攝影模型的測量過程復雜，由于缺乏對三維模型信息的有效獲取及其融合程度，測量效果較差，已不能滿足我國智慧家居城市的持續發展應用需求。目前，隨著三維攝影模型產品的研發推廣應用與以及無人機遙控技術的不斷發展，無人機三維傾斜視角攝影模型測量系統技術迅速獲得發展，且廣泛地被運用于大型建筑物三維攝影模型的設計構建中。相比于其他傳統測量技術，該測量技術不僅可以做到更大范圍程度地實時獲取高標準精度的航空地物地理位置和航空姿態觀測信息；同時其自身構建的高精度可視化三維航空模型，在各航空領域均可直觀地實時進行航空場景信息解譯；此外，該測量技術同時突破了目前基于單機多臺數碼相機的各種傳統三維航空攝影模型測量的技術局限性，可以明確地充分展現三維攝影模型與增強現實虛擬世界的不同視覺和互共性[1]。

三、無人機傾斜攝影技術在測繪工程中的應用

（一）在城市測繪工程中的應用

傾斜紋理建筑結構攝影物體影像紋理技術流程傾斜紋理是現在由于國際上對建筑結構攝影影像技術測量紋理技術應用領域近十幾年逐步發展壯大應用起來的一項具有國際性的高新技術，在城市測繪工程中，該建筑攝影影像技術不僅可以實現通過從一個不同方向平行垂直、四個不同方向平行傾斜、五個不同的周圍物體方向視角以及采用多種同步側視影像方法采集到的物體側視影像，獲取經過測量后得到豐富的物體位于整個建筑物頂面及周圍物體方向側視的各種類型高分辨率物體影像圖形紋理。它不僅可以保證系統能夠真實地直觀的反映重大抗震地物動力測量的情況，提高了測量數據精度地圖可獲取建筑物方位的紋理模型信息，還同時可通過先進的紋理定位、融合、建模等紋理技術，生成真實的三維立體城市紋理模型。

（二）航空傾斜攝影測量技術建模

傳統三維立體構筑圖像建模通常都是需要直接使用3dSMAX、AUTOCAD等三維構筑建模圖像處理軟件，基于三維立體影像技術處理三維數據、CAD三維建筑平面圖或者使用手機掃描拍攝三維建筑圖片然后進行三維估算分析得出三維建筑物體的整體外形輪廓與高度等基本模型信息等等后來才能進行人工三維構筑建模。這種數據制作生產方式數據模型生產制作數據生產時輸出的數據模型由于其與數據模型紋理間的精度較低，紋理與數據模型生產實際效果間的精度偏差較大，并且數據模型制作生產數據制作整個過程往往都是需要大量的技術專業人工較長時間可以參與；同時由于數據模型生產制作數據生產過程周期相對較長，造成數據模型紋理數據的生產制作過程時效性相對較低，因而數據模型生產無法真正好的實現滿足用戶實際操作需要。傾斜視角成像定位攝影系統數據采集測量處理系統核心技術以大數據測量處理范圍、高測量處理精度、高清晰的數據測量處理方式全面準確定位于可感知復雜數據測量處理場景，通過高效的數據測量處理數據進行采集測量處理系統設備及配套系統專業的數據測量處理數據采集處理器對工作的全流程及所采集生成的各種專業測量數據獲得測量處理成果直觀準確反映被測地物的主體外觀、位置、高度等多種屬性，為真實測繪效果和工業測繪標準級別高精度檢測提供有力保證[2]。

四、結語

傾斜攝影是近年來測繪領域發展起來的一項高新技術。它顛覆了以往只能從垂直角度拍攝正射影像的局限性。通過在同一個飛行平臺上搭載多個傳感器，采集一個垂直角、四個傾斜角等五個不同角度的圖像，將用戶引入符合人類視覺的真實直觀世界。在測繪工程中具有較強的優勢。因此，相關部門在進行測繪工程測量建模時，可以積極使用無人機傾斜攝影技術，提高工作效率，保證測繪工程的順利開展。