无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用

姜旭 山东光庭信息技术有限公司

随着测绘工程信息系统的技术应用不断升级，三维地理建模测绘技术已经得到了快速发展和广泛运用。在三维测绘建模应用过程中，如何把无人机身的倾斜度、摄影机的测量以及影像数据处理技术运用得更好，这是亟须解决的一个问题。无人机影像倾斜航拍摄影影像测量系统技术广泛应用的诸多优势之处是显而易见的，比如：技术突破了以往航测仪和遥感系统影像倾斜拍摄测量方法的技术局限性，方便相机传感器在不同拍摄方位任何一个角度同时获取被摄体和物体的不同表面结构信息，并可以使众多相机传感器件在同一时间也能进行协同工作，使得相机采集的数据工作效率大大提高，保证数据既真实可靠、完整，同时也有效避免了数据采集系统工作的高度重复性。

一、无人机倾斜摄影测量技术分析

无人机利用倾斜全景摄影机的测量监控技术是指借助各种航测监控系统实时获取全球地物运动位置和天体姿态预测信息的一门观测技术，而这种航测监控系统由一台无人机和多种不同观测类型、不同观测角度的天体传感器系统组成，基于此类在系统上的技术优势，即可实时获取全面的全球地表天体地物运动位置和天体姿态预测信息。整个过程数据采集处理过程中，无人机在空中拍摄图像时，可通过GPS和自动记录图像中空间三角形的位置、旋转角度和姿态，以保证拍摄图像中航向自动重合和侧航向重合的精度达到66%以上，我们也可以直接使用空中三角测量来自动控制和分析图中的三维力学模型。由于多角度地形传感器的特点，航测技术不仅能有效突破目前地面高层建筑和复杂三维地形的高度限制，但由于高空航测系统中飞行高度相对较低，可以同时获得近地面和高质量的多角度地形图像，效率较高。同时，主要利用多个视频图像的矩形曲面图，对多个同名密集点的坐标进行处理，实现密集点云匹配，在此基础上对不规则矩形三角网网络进行综合构建。最后，借助Context Capture软件，再结合三维影像采集POS拍摄数据和采集地面GPS-RTK采集点和控制点影像数据等先进技术即可实现三维影像重建。

二、无人机倾斜摄影测量技术的优势

传统的物体航空摄影模型测量虽然可能大量小范围及时获取物体地面三维模型数据，但仅限于能及时得到一个物体的内部空间位置坐标和顶面方向信息，不能及时获取物体目标完整的侧面三维纹理结构信息因此，在建三维摄影模型的测量过程复杂，由于缺乏对三维模型信息的有效获取及其融合程度，测量效果较差，已不能满足我国智慧家居城市的持续发展应用需求。目前，随着三维摄影模型产品的研发推广应用与以及无人机遥控技术的不断发展，无人机三维倾斜视角摄影模型测量系统技术迅速获得发展，且广泛地被运用于大型建筑物三维摄影模型的设计构建中。相比于其他传统测量技术，该测量技术不仅可以做到更大范围程度地实时获取高标准精度的航空地物地理位置和航空姿态观测信息；同时其自身构建的高精度可视化三维航空模型，在各航空领域均可直观地实时进行航空场景信息解译；此外，该测量技术同时突破了目前基于单机多台数码相机的各种传统三维航空摄影模型测量的技术局限性，可以明确地充分展现三维摄影模型与增强现实虚拟世界的不同视觉和互共性[1]。

三、无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用

（一）在城市测绘工程中的应用

倾斜纹理建筑结构摄影物体影像纹理技术流程倾斜纹理是现在由于国际上对建筑结构摄影影像技术测量纹理技术应用领域近十几年逐步发展壮大应用起来的一项具有国际性的高新技术，在城市测绘工程中，该建筑摄影影像技术不仅可以实现通过从一个不同方向平行垂直、四个不同方向平行倾斜、五个不同的周围物体方向视角以及采用多种同步侧视影像方法采集到的物体侧视影像，获取经过测量后得到丰富的物体位于整个建筑物顶面及周围物体方向侧视的各种类型高分辨率物体影像图形纹理。它不仅可以保证系统能够真实地直观的反映重大抗震地物动力测量的情况，提高了测量数据精度地图可获取建筑物方位的纹理模型信息，还同时可通过先进的纹理定位、融合、建模等纹理技术，生成真实的三维立体城市纹理模型。

（二）航空倾斜摄影测量技术建模

传统三维立体构筑图像建模通常都是需要直接使用3dSMAX、AUTOCAD等三维构筑建模图像处理软件，基于三维立体影像技术处理三维数据、CAD三维建筑平面图或者使用手机扫描拍摄三维建筑图片然后进行三维估算分析得出三维建筑物体的整体外形轮廓与高度等基本模型信息等等后来才能进行人工三维构筑建模。这种数据制作生产方式数据模型生产制作数据生产时输出的数据模型由于其与数据模型纹理间的精度较低，纹理与数据模型生产实际效果间的精度偏差较大，并且数据模型制作生产数据制作整个过程往往都是需要大量的技术专业人工较长时间可以参与；同时由于数据模型生产制作数据生产过程周期相对较长，造成数据模型纹理数据的生产制作过程时效性相对较低，因而数据模型生产无法真正好的实现满足用户实际操作需要。倾斜视角成像定位摄影系统数据采集测量处理系统核心技术以大数据测量处理范围、高测量处理精度、高清晰的数据测量处理方式全面准确定位于可感知复杂数据测量处理场景，通过高效的数据测量处理数据进行采集测量处理系统设备及配套系统专业的数据测量处理数据采集处理器对工作的全流程及所采集生成的各种专业测量数据获得测量处理成果直观准确反映被测地物的主体外观、位置、高度等多种属性，为真实测绘效果和工业测绘标准级别高精度检测提供有力保证[2]。

四、结语

倾斜摄影是近年来测绘领域发展起来的一项高新技术。它颠覆了以往只能从垂直角度拍摄正射影像的局限性。通过在同一个飞行平台上搭载多个传感器，采集一个垂直角、四个倾斜角等五个不同角度的图像，将用户引入符合人类视觉的真实直观世界。在测绘工程中具有较强的优势。因此，相关部门在进行测绘工程测量建模时，可以积极使用无人机倾斜摄影技术，提高工作效率，保证测绘工程的顺利开展。