浅谈无人机倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用

周永丹

摘 要：无人机倾斜摄影技术是近年发展起来的新技术，与传统测绘作业模式不同，本文对无人机倾斜摄影技术工作原理、关键技术、工作流程、精度统计等方面进行介绍，结合海宁大比例尺地形图测绘项目进行生产试验和精度检查，分析该技术在实际应用中的可行性，对其未来应用进行归纳总结。

关键词：无人机倾斜摄影技术;工作原理;关键技术;精度统计

1 绪论

在无人机技术产生之前，相关的地理获取工作主要使用的就是人工进行采集，而这种工作模式，存在着许多的问题，成本高，生产时间长，以及程序复杂等等，而这些问题对整个地理信息获取的工作，带来了巨大的难度。而随着科技的逐渐发展，对于地理信息的精度和时效性要求也越来越高，所以随着科技的不断发展，人们逐渐发明了无人机，而无人机在使用在地信息获取的工作中，成本较低拍或拍摄范围较广，飞行速度慢等各种各样的优点，比以往的人工作业模式，更加的适合地理信息获取的工作。总体来说使整个地理获取工作变得更加容易，为地理信息获取工作，提供了巨大的发展。本文以海宁大比例尺地形图采集项目为例进行试验分析，证明利用无人机倾斜摄影测量技术采集的大比例尺地形图精度满足规范要求，成图效率大大提高。

2 倾斜摄影测量

2.1 工作原理

倾斜摄影的像机配有3个或5个方向的传感器镜头（本项目采用5镜头），同时从地物前后左右和垂直5个不同角度获取影像，采集同一地物具有多视角的影像数据及地面物体的侧面信息。影像获取后对多视影像进行区域网联合平差，多视影像匹配，真正射纠正，DSM生成，三维建模和数据采集等，形成最终产品。

5镜头工作原理：5个镜头同时曝光，一次采集5张图像，有下视图像，单镜头的分辨率为2000万个像素，便于空三处理和正射影像图的生成。

2.2 關键技术

2.2.1 倾斜影像自动空三

自动空三流程如下：

目前倾斜影像区域网平差主要分为：无约束区域网平差、附加约束的区域网平差和倾斜影像的直接定向。

2.2.2 倾斜影像密集匹配

与传统摄影测量相比，倾斜摄影测量使地面上的物体几何变形大，分辨率变化大。而这样一来，就使相关的匹配工作十分难以完成。所以为了更好的使用倾斜摄影的方法，解决相关的问题，就提出了密集匹配技术，使用密集匹配技术可以，获得高精度和高密度的数据。使整个地面上的物体呈三维立体。这种方法比以往的传统摄影测量方法更加便捷，对于物体的描述也更加的清晰，精度更高，更加适合目前地理信息获取的方式。能够进一步促进这个行业的发展。

2.2.3 生产三维模型

再对所拍摄的影像进行处理后，就可以进行三维模型的生产，利用所获取的影像数据，将数据进行加工，使其变成三维模型，而三维模型主要分为两种，一种是作为纹理生产的三维模型，而另外一种，利用相关软件获得三维模型，而这两种三维模型在不同的领域中都可以发挥着不同的作用，为整个行业进一步的发展提供了技术保障。

2.2.4 技术流程

利用无人机倾斜摄影测量技术生产大比例尺地形图，具体流程如下图：

2.3 精度分析

利用倾斜摄影测量技术生产大比例尺地形图，其精度是否符合相应的《规程》、《规范》的要求，我们通过在海宁项目的测区范围内利用RTK技术，采集相关明显地物的特征点与倾斜摄影测量技术采集的相应特征点进行比较分析，结果如下：

（1）高程精度统计。高程点检查，共检查1503个，经计算，粗差点9个（按一类地物），粗差率0.6%，中误差为±11.0cm，精度达到规范要求。

（2）平面精度统计。地物平面点位检查，共检查5374个，经计算，粗差点77个（按一类地物），粗差率1.4%，中误差为±26cm，精度达到规范要求。

3 总结

本文采用无人机倾斜摄影建模方法进行大比例尺测图技术路线具有可行性，精度能满足大比例尺测图规范要求。但其在大比例尺测绘领域的应用处于起步阶段，应用深度和广度还有待于进一步拓展，但其高分辨率和高机动性是其它遥感技术无法比拟的。因此，值得对其工程化应用做进一步研究。

参考文献：

[1]张春森，朱师欢，臧玉府，等.顾及曝光延迟的无人机GPS辅助光束法平差方法[J].测绘学报，2017，46（5）：565-572.

[2]谭仁春，李鹏鹏，文琳，等.无人机倾斜摄影的城市三维建模方法优化[J].测绘通报，2016（11）：39-42.

[3]宋文平.无人机航测系统集成及影像后处理有关问题研究[D].西安：长安大学，2016.

[4]王兴慧.应用于倾斜影像的点特征优化提取与宽基线匹配[D].兰州交通大学，2014.

[5]王竞雪，朱庆，王伟玺.多匹配基元集成的多视影像密集匹配方法[J].测绘学报，2013，42（5）：691-698.

[6]程锟锟.多视角倾斜影像密集匹配技术研究[D].河南理工大学，2014.

[7]Zhang L i.Automatic Digital Surface Model（DSM）Generation from Linear Array Images[D].Switzerland：Swiss Federal Institute of Technology Zurich.PhD thesis，2005.

[8]袁修孝，明洋.一种综合利用像方和物方信息的多影像匹配方法[J].测绘学报，2009（3）：216-222.

[9]王双亭，程锟锟，刘晓龙.一种基于多视倾斜影像的PMVS改进算法[J].河南理工大学学报（自然科学版），2015（1）：59-63.