无人机倾斜摄影测量技术在规划竣工测量中的运用

陈辰 王振江

摘要：无人机技术出现后不断发展并进入到测绘、遥感领域，基于此无人机倾斜摄影技术得到了蓬勃发展，这种非接触式测量方式为地形测绘、工程测量等领域带来了极大的便利，与传统的垂直摄影相比倾斜摄影测量具有很多显著的有点，本文将针对无人机倾斜摄影测量技术在规划竣工测量中的应用进行探讨。

关键词：无人机摄影测量;倾斜摄影测量技术;规划竣工测量

引言：

近年来无人机倾斜摄影测量技术飞速发展，其应用领域也不断得到延伸。规划竣工测量是在工程项目完成后在对其及进行验收时通过实地测量获取所需的技术资料的过程，而将无人机倾斜摄影测量技术应用于规划竣工测量中能够大大提高工作效率，本文针对以上内容进行了研究和探讨。

一、无人机倾斜摄影测量技术原理及其优点

（1）无人机倾斜摄影测量技术原理：

倾斜摄影就是指在摄影时相机的主光轴方向并不竖直，而是有一定的倾斜角度（见下图），所得到的影像就是倾斜影像。无人机倾斜摄影测量是指以无人机作为遥感平台，在无人机上搭载多个拍摄设备，在摄影过程中多个拍摄设备从不同的方向进行拍摄，再利用得到的相片通过三维重建等数据处理过程量测得到研究区域所需信息和数据的过程。按照倾斜方向的不同，无人机倾斜摄影测量所获取的影像分为正片和斜片，正片的拍摄角度是垂直于地面的，斜片的摄影角度是与地面成一定角度的。无人机倾斜摄影测量所获取的影像包括研究区域的垂直、前视、后视、左视和右视五个方向的影像。

（2）无人机倾斜摄影测量技术优点

传统的无人机摄影测量技术在进行航拍的过程中，拍摄设备的主光轴方向是垂直于地面的，因此其获取的影像在一些情况下并不能真实地反应研究区域的真实情况，且其地面分辨也不是很高，与传统的无人机摄影测量技术相比，无人机倾斜摄影测量技术能够最大程度的反映地物地貌的真实情况，因为获取影像的过程中是从多个角度进行的，所以能够让观察者在更多的角度对地物进行观察。除此之外，针对倾斜摄影测量得到的影像，可以通过与相应的软件配套使用而对所需的地物信息进行量测，十分快捷方便。因为不需要由测量人员进行复杂的实地测量，所以能够有效降低量测成本，且获得的影像数据量小，能够大大提高工作效率。

二、无人机倾斜摄影测量技术应用于规划竣工测量中的流程

例如对特定的竣工工程项目区域的建筑物进行量测，在已知该区域的面积、建筑物的最高高度等信息的情况下：

（1）进行航线规划

在进行航拍之前，必须对拍摄区域进行实地勘踏，根据研究区域的实地情况进行航线的规划。例如，若项目工程所在区域内建筑物是高层建筑物，在其高度高于50米的情况下，航线的行高设置就要大于50米，这样才能保证在其拍摄的过程中不会撞击到建筑物上。此外要保证飞行过程中旁向重叠度为80%及以上，航向重叠度为85%及以上，确保无人机飞行过程能够按照航线进行，保证充分的重叠度的情况下才能保证获取的影像没有遗漏的地方。

（2）进行航拍获取影像数据

根据竣工规划精度要求的不同，对航拍影像的地面分辨率要求也不同，因此要根据不同的分辨率的要求选用不同的拍摄设备，再进行航拍。例如依据竣工规划的精度要求算得航拍的分辨率要超过3厘米，则要根据该分辨率要求计算出相应的航拍其他参数，例如航高、焦距、光圈参数等。除此之外，在进行航拍前要提前了解天气情况，避免在光线不好的天气拍摄，也要避免在人流量较大的时间段进行拍摄，否则可能对地物造成遮挡和阴影等，会影像后续数据处理的精度。另外也要避免在早上或晚上进行拍摄，因为这两个时间段太阳的倾斜角度比较大，建筑物的影子高度也会比较大，若建筑物比较密集，就会造成过多的阴影，所得到的影像质量就会下降，也会影响后续那些数据采集的精度。

（3）三维重建

在完成外业拍摄并得到符合要求的影像数据后，需要对得到的影像进行内业处理，首先要对数据质量进行检查，检查相片的实际重叠度与设计的航线重叠度之间的差异是否符合限差，实际飞行的航线与设计的航线是否有较好的一致性，所拍摄的相片是否清晰等。在相片检查符合质量要求后，需要对影像数据进行空中三角测量处理，对其进行加密，通常利用光束区域网平差的方法进行。因为相片在拍摄的过程中会因为种种原因导致其所获得的点与地物实际点的位置存在偏差，所以就需要通过平差处理，利用控制点坐标、相片拍摄时相机的姿态数据进行平差，算得地物点更精确的位置坐标。平差结束后就要进行三维重建，我们利用smart3D软件进行，利用平差过后的较精确的影像数据对工程项目区域内的建筑物、道路、植被等实景进行三维重建，得到后续三维采集所需的三维模型。

（4）内业数据采集

在完成实景三维模型的模拟和重建后，需要对该三维模型进行精度评定，判定其是否符合精度要求。在三维模型符合精度要求的情况下，利用相关的数据采集软件对三维模型进行数据采集。对三维模型进行数据采集的过程，实际上就是进行数字线划图采集的过程，也就是根据所得到的三维重建的模型，画出项目工程相应的区域内建筑物、道路、水系、植被等其他地物地貌的线划图。因为利用无人机倾斜摄影测量技术所获取的影像是从多个角度对地物地貌进行拍摄的，所以利用得到的影像进行三维重建得到的模型进行线划图采集的过程中，也可以在不同的角度上获取地物地貌的边界线和角点等。对三维模型进行那些数据采集结束后，能够得到模型中建筑物等地物地貌的坐标信息等

（5）评定精度

在完成对三维模型的内业数据采集得到所量测的工程项目所在区域内的建筑物等的坐标信息后，需要对得到的数据成果进行精度评定，判断工程项目与相应的规范要求是否符合，这个过程可以参考相应的城市测量规范来完成。只有在工程项目符合相关的精度要求的情况下，才能判定為竣工。

三、无人机倾斜摄影测量技术应用于规划竣工测量中的优点

在传统的规划竣工测量中，需要测量人员进行实地的测量和考察，其流程比较复杂，而且耗费的时间也会比较长，因而其周期较长，成本也比较高。但是将无人机倾斜摄影测量技术应用于规划竣工测量中，就不需要测量人员进行实地测量，只要利用无人机进行航拍得到相应的影像数据，再对获取的航摄相片进行三维重建等数据处理，就能得到所需的建筑物的数据信息。不仅无人机摄影测量的区域更大，而且其摄影测量的过程耗费的时间也更短，精度也能更好的符合要求，能够大大提高规划竣工测量的效率，降低所投入的成本。

总结：

倾斜摄影测量与传统的垂直摄影测量技术相比，具有显著的优点，而无人机技术的快速发展，也使得倾斜摄影测量技术与无人机摄影测量技术的结合——无人机倾斜摄影测量技术展现出巨大优越性。将无人机倾斜摄影测量技术应用于规划竣工测量中，能够大大降低测量的成本，提高测量的效率，本文针对以上内容进行了阐述。

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