无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用

无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用

张德民

沂水县自然资源和规划局 山东 临沂 276400

摘要：无人机倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，利用低空高清影像进行三维重建得到精细的三维实景模型，实现虚拟测绘，从而变革测绘技术手段。介绍了无人机倾斜摄影技术的原理和技术优势，详细说明了该技术在测绘工程中的操作流程，验证了该技术应用在测绘工程中的可行性。

关键词：倾斜摄影技术；无人机；测绘

引言

随着无人机倾斜摄影技术的不断成熟，利用其可快速、准确获取地物信息的特点，广泛应用于大比例地形图测绘项目中，为大比例地形图测绘项目提供满足精度要求的信息数据，有效解决传统测绘外业工作量大、项目成本高、效率低、作业周期长等问题，进一步提高了大比例地形图测绘的生产效率。

1.倾斜摄影技术概述

1.1无人机倾斜摄影技术的基本原理

一般的航天航空摄影只可以从一个垂直角度实施拍摄的技术壁垒，无人机倾斜摄影技术突破了这一问题，在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用的是五镜头相机），从垂直、倾斜等多种度收集影像，获得地面的物体更为完整准确的信息。

1.2无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的优势

无人机倾斜摄影技术是利用无人机进行拍摄，航高较低，空域易申请，机动灵活，能够实现自动化三维模型数据采集，相比传统的测图技术提高了效率。无人机倾斜摄影技术的优势主要表现：①无人机可以多方位、近距离地获取地面物体的影像数据；②影像表达内容更多样丰富，邻近影像的重叠度高；③影像的匹配和建模自动化程度高，最大程度保证结果的精确度；④无人机倾斜摄影技术可以多角度获取图像，同时获取顶面和侧面的纹理，并对纹理进行清晰的数据采集；⑤具有自动化的优势，节约时间和人力成本。因此，在大比例尺地形图测绘中，无人机倾斜摄影技术相比传统的测绘技术更具优势，能够提高工作效率，满足测绘需要。

2.具体作业流程

2.1构建工程

通过对航飞影像数据的加载，设置相机参数、POS数据的获取，检查各点数据的准确性，进行三维模型的制作，并对其进行修饰。

2.2空中三角测量

由于无人机区域网空中三角测量的精度最弱点位于区域的四周，区域内部的精度高而且均匀。因此在无人机倾斜摄影技术中，采用5点布设法更能在满足精度要求条件下减少控制点的数量，有效满足倾斜摄影空中三角测量的要求。在实际操作中，数据梳理阶段采用空三加密处理的方法，将加密点中误差控制在0.00814~0.01202m/像素，控制点的平面中误差为0.013m，高程中误差为0.004m。避免因加密点精度问题造成测量质量的下降。

2.3影像密集匹配

利用密集匹配技术，系统自动会匹配出影像里面所有的同名点，并且从影像里面把特征点抽取更多出来构成密集点云，以此更精准地把地物的细节表达出来。建筑物越密集、地物越复杂的地方，点密集的程度越高；相反，就相对稀少。

2.4纹理映射

在把空三成果提交后，系统就能自动的得出畸变差改正影像，以便于后续的纹理提取。因为受云雾的影响，能够实施匀光匀色的处理，这样来保障三维模型的纹理色调是相同的。设立影像金字塔的文件，这样为三维模型的细节层次结构来提供数据的基础。基于瓦片技术的自动三维建模，将建模的区域分割为多个小块。依据并行的机制，把每一个小块的三维模型，设立成为一个任务，自行分配到每个节点，进行测区三维模型的生产。由空三和影像密集匹配后设立的影像，它们的三角关系组成三角TIN，再经由三角TIN组成白模，从影像中软件计算出对应的纹理，并且自动的把纹理映射到相对应的白模上，最后形成了真实的三维场景。

2.5模型修改

因为自动化生成模型，不可避免的会存在模型匹配的错误、瑕疵、漏洞等，后面能够经过人工干预的方法改正这些错误模型，然后把改正后的模型再进行纹理映射，以此生产出合格的三维模型数据。

2.6成果输出

利用三维重建的软件进行倾斜摄影，快速的三维建模，真三维模型能够输出的数据格式为*.osgb格式。分层显示技术（LOD）均被用在模型成果所有建筑物的空间关系和纹理里，以此保障何种配置的计算机都能够很好地显示地物模型，把建筑物细部特征都充分详细地表达出来。输出的三维实景模型是按一个个小矩形的范围来输出的。

3.无人机倾斜摄影技术的质量保证措施

3.1空中测量要点

为确保三维模型的测量精度，需要对测量过程中的测量范围和技术精度标准进行反复测量后确定。在本案例中，对无人机影像的地面分辨率、重叠度和质量提出标准和要求，对无人机的航线进行多次规划，对航摄的高度、基线也制定相关标准，并在测量前对现场设备等进行检查，最大限度提高空中测量的精确度。

3.2三维模型数据的要点

利用无人机倾斜摄影技术获得数据后，在要处理数据之前，需要整理现场的数据和质量检查：①先检查影像的一些基本的情况，包括影像数、航带数、抽查影像的质量，是不是存在云、雾、雪，影像是不是不清晰，影像的命名有没有错误现象；②检查资料的完整性，检查是不是有飞行记录表、曝光点的坐标数据等，填写的是不是规范及完整；③并查看曝光点的坐标与实际飞行的情况是不是相同的，如果发现有曝光点坐标很明显的偏离航线时，需做好记录，并检查影像；④在PS里进行影像的重新采样，是为了把影像的数据量变小，方便检查时的操作；⑤依照飞行记录表填写的方式进行影像旋转，需要注意奇数条与偶数条的航带旋转是不是相同的；⑥输出检查记录，不合格的影像要做好相应记录；⑦发现数据质量不合格，马上进行补飞与重飞。

3.3无人机倾斜摄影中的注意事项

在无人机倾斜摄影技术的实际操作中，可能会出现以下问题：①自体遮挡和建筑物遮挡等问题，影像图像处理效果；②由于光照、风力等气候原因，可能导致获取的影像有偏差；③在无人机飞行期间可能会因为外在因素导致其出现抖动，影响图案的清晰度。若出现上述问题，可通过以下措施解决：①采用多次飞行、多次测量的方法；②选择晴朗、无风的天气测量；③调整摄影期间的像素。

结语

随着摄像技术和无人机技术的进一步发展，无人机倾斜摄影技术将会进一步完善，各项功能会更加强大，更能满足大比例地形图测绘中的要求，适应更复杂地形的测绘工作。使用无人机倾斜摄影，能够大幅提高大比例尺地形图测绘工作的效率，同时满足大比例尺地形图生产的精度要求。在今后的大比例尺地形图测绘项目中将逐步的替代传统测绘方法，成为主流。

参考文献

[1]周小杰,胡振彪,乔新.无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].城市勘测,2019,169（1）:63-66.