无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用探讨

王效民

摘  要：现在我国的测绘技术得到了很大的进步和更新，现在应用于该工作当中的技术越来越先进，无人机设备的应用和普及也给测绘工作的开展提供了新的理念，无人机倾斜摄影技术的应用也日渐广泛。在测绘工程当中，无人机测量的优势是非常明显的，对于城市规划、国土资源管理等等方面的工作的开展来说都非常有利。本文结合该技术应用的特点总结了一些在测绘工程当中的应用要点，希望可以给相关测绘工作的开展提供一些参考。

关键词：无人机;倾斜摄影技术;应用

科学技术的发展给人们的生活和工作带来了很大的改变，尤其是诸如测绘工程这类有着较高技术依赖性的工作更是如此。我国的测绘技术在近年来已经迎来了数次革新，从过去传统的人工测绘到3s、RTK技术的应用，现在无人机也开始在该项工作当中发挥出了关键的作用。计算机技术的发展和定位技术也给无人机倾斜摄影技术的应用带来了可能，给很多工作的开展提供了很大的便利，如基础测绘、土地利用情况监测等等，市场前景十分广阔。

1 倾斜摄影测量的简介

1.1 无人机倾斜摄影测绘技术和传统技术的对比

所说的倾斜摄影测量技术是对测量目标进行5个方向来进行测绘，包括垂直方向、和前、后、左、右这四个方向，所形成的三维实景模型来对于该目标进行研究，最终可以确定可其位置、体积和形状等等主要信息，并且也可以識别出立面、侧面以及地面起伏特点等等。而传统的测量技术是通过各摄影站的实际观测来形成正摄影影像，并且测制各种比例尺地图，而倾斜摄影技术在此基础上还可以实现对于地物的侧立面和纵横断面的测量，同时也可以实现三维场景的模拟，这样一来，就可以将摄影测绘的功能加以有效拓展。

1.2 倾斜摄影技术的特点分析

无人机倾斜摄影技术的应用一方面可以将地物情况加以真实的反映，在工作中也不需要动用大量的人力和物力，可以结合现有的定位技术直接在其中加入精准的地理信息，大大提高了影像数据技术的丰富性。同时无人机倾斜摄影技术的应用还可以实现从多个角度来对实际地物情况进行反映，这也是正摄影技术所不具备的功能。无人机倾斜摄影技术也可以实现对于目标物体的高度、面积的测量，可以直接将各种三级建模的应用结合起来，一方面借助于航空摄影大规模成体的特点以及倾斜摄影批量提取功能，地形三维建模成本就得到了大大节约。

2 无人机倾斜摄影技术的内容和原理

2.1 无人机倾斜摄影技术的原理分析

无人机倾斜摄影技术是空中飞行测量技术的一种，但是倾斜摄影技术可以在一架无人机上安装多个摄像头来采集图片信息，经过多角度的拍摄就可以实现图像收集，而垂直拍摄也可以让地面信息更加完备。其中正片的拍摄主要是应用了垂直拍摄技术，而斜片则是指通过一定的拍摄角度倾斜所形成的图片。

2.2 数据信息的处理流程

结合测绘图纸的需要来向主管部门提出航摄的要求，通过批准之后就可以将航摄计划制定出来。结合实地勘察测区的地形特征就可以选择相应的技术标准，从而合理拍摄航线。，但是对于测区内范围内的数据基本操作流程如下：

通过拍摄所获取的图像需要为真彩色数字影像;平面精度需要和比例尺中的地形图精度要求相符合;对于重叠度这个指标来说，航向重叠度和旁向重叠度都可以设定为75%;所获取的测区影像需要有较高的清晰度，色彩柔和，反差度适中，易于辩认;漏洞补摄：对各种原因获取的不合格航片（航摄漏洞）要及时补飞，漏洞补摄按原设计航迹进行。

3 野外数据的获取流程

3.1 航高确定

数码航空摄影的成图比例尺取决于飞行高度，根据地面分辨率，可按照公式求得获得相应地面分辨率GSD的飞行高度。

3.2 航摄时间

航空影像的质量对航摄飞行的时间有一定的要求，航摄时间受天气条件的制约。具体要求如下：（1）水平能见度≥1500m，垂直能见度≥1000m;（2）气流相对稳定：每天的正午气流相对较强，对飞行安全不利，同时也对影像质量影像较大;（3）选择航摄时间：平地要求，太阳高度/（°）>20，阴影倍数/（倍）<3。丘陵地和小城镇，太阳高度/（°）>30，阴影倍数/（倍）<2。山地和中等城市，太阳高度/（°）>20，阴影倍数/（倍）≤1。

3.3 航线设计

通常情况下航线应按东西向或南北向直线飞行;特定条件下亦可根据地形走向与专业测绘的需要，按南北向或沿线路、河流、海岸、境界等任意方向飞行。平行于摄区边界线的首末航线一般敷设在摄区边界线上或者边界外;旁向覆盖超出摄区边界线，一般不少于像幅的30%，确保目标摄区完全覆盖。

3.4 像片控制点测量

（1）测区像片控制点采用网络GPSRTK技术施测，一般情况下均为平高点;（2）选用的像片控制点的目标影像应清晰，易于判别和刺点。像片控制点布设应在航向及旁向重叠5～6张像片范围内，控制点要尽量共用。根据测区的地形条件，按区域网布设，区域网的大小一般控制在8航线，12基线，在区域网的四周进行控制点的布设。一般情况下每平方公里1个点，尽量均匀分布;（3）区域网之间的像片控制点应尽量选择在左、右航线重叠的中间，相邻区域网尽量公用。当测区范围受地形条件限制，有凸凹时，应在凸角处增补控制点。

3.5 相关数据的预处理

随着倾斜摄影测量技术的不断完善，摄影测量处理软件技术也不断地发展和更新，通过倾斜批量自动建模软件，是基于图形运算单元GPU快速三维模型的构建软件，通过摄影测量原理，对获得的倾斜影像、街景数据、照片等数据进行几何处理、多视匹配、三角网（TIN）构建、自动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。该过程仅依靠简单连续的二维图像，就能还原出最真实的真三维模型，无需人工干预便可以完成海量城市模型的批量处理。通过多节点自动建模软件来完成建模任务，具体流程如下。数据导入：指定数据存放的路径、焦距、像幅等参数，将数据导入软件;自动空三解算：根据图像之间的重叠，自动搜索同名点，进行自动空间三角解算;构建TIN网格：根据空间三角解算、几何处理、多视角匹配等自动构建TIN网格;自动贴图：自动赋予贴图，构建三维模型;模型后处理：通过叠加分类图层，将模型单体化并赋予属性信息，同时创建LOD，进行优化，生成3DML数据格式。

4 总结

经过前文分析我们不难发现，航空倾斜摄影的应用可以真实地将地物情况反映出来，同时现在我国的定位技术已经十分成熟，可以直接在图纸上代入准确的地理信息，大大丰富了影像信息，实现了更为高端的用户体验，这样一来，各项测绘工程的工作开展都将会大受其利。结合其配套软件的应用，就可以直接测量对象的高度、长度、体积以及坡度等要素，在未来，其应用范围会不断拓展，给我国的测绘工程的开展做出更大的贡献。

参考文献

[1]王琳，吴正鹏，姜兴钰，et al.无人机倾斜摄影技术在三维城市建模中的应用[J].测绘与空间地理信息，2015（12）.

[2]耿小平，王波，马钧霆，et al.无人机倾斜摄影测量技术在桥梁施工现场中的应用研究[J].现代测绘，2017（4）.

[3]郭超，韩光，邵艳超.无人机倾斜摄影技术在中小河流测量中的应用探索[J].资源导刊，2018.

[4]康学凯，王立阳.无人机倾斜摄影测量系统在大比例尺地形测绘中的应用研究[J].矿山测量，2017.