浅析无人机倾斜摄影测量技术与应用任伟

浅析无人机倾斜摄影测量技术与应用任伟

任伟

阜阳市土地勘测规划院安徽阜阳236000

摘要：无人机倾斜摄影测量技术推动了摄影测量技术的发展，使测量数据更加全面、准确，弥补了传统摄影测量的不足。当前，无人机倾斜摄影测量技术受到各行各业的青睐，这项技术的有效利用极大地推动了行业发展和企业发展，为数据探测提供了便利。

关键词：无人机；倾斜摄影；测量技术；应用

1倾斜摄影原理及优势

无人机倾斜摄影技术是通过在无人机飞行平台上搭载多台数码相机，同时从垂直和倾斜多个不同的角度采集高分辨率影像，一般常用的是五镜头倾斜摄影系统，从前后左右和垂直5个不同角度获取影像，结合无人飞行平台搭载的GPS/IMU系统获取的POS数据和像控点数据，经过相关软件处理获取数字表面模型、数字正摄影像和三维模型的摄影测量技术，形成最终产品。基于无人机的倾斜摄影测量的技术优势：（1）利用无人机倾斜摄影测量有较大的视场角，并可以获取多重高分辨率影像。（2）倾斜摄影测量能直接反应地物的真实情况（外观、高度、位置），并具备对地物进行量测的能力，能同时输出DSM、DOM、DLG等数据成果。（3）借助于无人机，可快速采集地面影像数据，实现自动化三维建模。

2基于无人机倾斜摄影测量的三维建模方法

无人机倾斜摄影测量系统是一种以无人机为飞行平台，以各类传感器为主要载荷，能够获取遥感影像信息的无人航测数据获取系统。无人机倾斜摄影测量系统主要由无人机飞行平台、任务传感器系统、地面保障系统组成。其中无人机飞行平台主要包括飞行器平台、推进系统、飞行控制与导航系统、机载数据传输系统、机载起降系统等；根据用途和功能不同，常搭载的任务传感器系统主要有多视角航空摄影测量仪器、小径合成孔径雷达、高光谱成像系统、小型机载雷达、气象传感器等；地面保障系统主要包括起降系统地面服务部分、数据传输系统地面部分、地面监控系统、地面后勤人员、其他地面辅助设备等。

无人机低空摄影测量系统具有机动灵活、空域限制小、高效快速、成本低廉等一系列优点，极大地补充了传统航测系统的不足，在小区域获取高分辨率影像方面具有显著优势。倾斜摄影测量技术是通过在飞行器上搭载多台传感器，从垂直、倾斜等多个角度拍摄，获取高精度影像，在每个曝光点上，由多个镜头同时获得不同角度的影像；同一特定地物可以在不同曝光点多个不同角度影像上成像。为便于后期对数据进行处理，拍摄影像时自动获取平面位置、曝光时间、航高、大地高、飞行姿态等数据。将无人机与倾斜摄影技术相结合，是实现低成本、快速建立城市实景三维模型的有效方式。由于无人机飞行高度低，所拍摄的倾斜像片分辨率高，色彩更加接近人眼观测颜色，能够显著提高三维模型的真实感

3在绘制地形图中的应用

随着时代发展，现代城市化建设进入了数字化时代，对于空间地理信息的精确度要求也越来越高。无人机倾斜摄影测量技术因其成本低、耗时短、信息精确度高等优势，已经成为当前地形测绘、地质勘测和国土资源开发等领域获取信息数据的重要方式。无人机倾斜摄影测量技术的应用可以极大地满足地形图测绘要求，推动数字化城市发展。

4在地质灾害调查中的应用

在我国地质灾害调查中使用无人机倾斜摄影测量技术，可以真实地反映灾害区周围的情况，如高度、长度、面积等信息，充分了解地质灾害的破坏情况，并采取合理措施及时予以解决和处理。因此，无人机倾斜摄影测量技术是地质灾害调查监测的重要手段。

5倾斜摄影测量总体流程

5.1数据的获取

倾斜摄影技术的主要目的是获取地物多个方位（尤其是侧面）的信息并可供用户多角度浏览，实时量测，三维浏览等获取多方面的信息。倾斜摄影数据的获取是通过不同种类的飞行器，搭载不同型号的倾斜相机来进行采集从而实现覆盖高、中、低空的，满足不同面积、比例尺和分辨率需求的影像采集。

5.2无人机选择

倾斜摄影三维模型的质量主要取决于两个因素：一是影像质量（影像地面分辨率和影像清晰度）；二是照片数量（对同一区域的照片覆盖度）。从实际建模效果来看，要想获得完整清晰、可供高精度量测的三维模型，建筑区倾斜影像的分辨率要达到2cm～3cm、一般地区要达到5cm～6cm，照片的平均覆盖度要达到30°重叠以上。因此，多旋翼无人机是进行建筑区倾斜摄影的首选，一般地区的倾斜摄影则可选择小型电动垂直起降固定翼无人机。

5.3倾斜摄影相机

目前市场上常见的倾斜摄影相机选用固定式五镜头相机。实际应用中发现，建模效果与相机数量无关，与照片数量和相邻航线飞行的间隔时间相关，采用双镜头摆动式倾斜摄影系统，仅用两台相机就能达到固定式五镜头相机的效果，而且结构简单、重量轻、维修使用方便，成本也较低，因此采用双相机、三相位摆动结构的倾斜摄影系统综合性价比最优，是多旋翼无人机倾斜摄影的首选。摄影时，倾斜相机的角度在20°～30°之间较为合适。45°倾斜角安置的相机的照片边缘的分辨率过低。

5.4资料检查

倾斜影像检查：通过对测区影像逐一进行检查，数据范围满足项目最终成果范围的需要，没有波段丢失、范围不全的问题，提供外业飞行资料完整无缺失。影像清晰，层次丰富，色调均匀，反差一致；无严重噪声；无严重扭曲、旋偏角控制在合理范围内；影像边缘均匀；无云、雾、烟覆盖。根据《测绘产品质量评定标准》等相关规范，测区范围内所接受检查的原始资料数据均在合格范围内。POS数据检查：对导出的POS信息进行分析，飞控系统角元素（OPK）描述合理，与GPS（XYZ）和同步曝光点位形成唯一对应关系。经过校正地磁参数的修正，所得数据与地方平均高程一致，满足处理需要。在ContextCapture中进行展点分析，影像方位无差错，航线内与航线间的影像排序正常。飞行质量检查：按照国家目前航摄及成图示准，航向重叠度与旁向重叠度满足测区覆盖要求，无绝对漏洞和相对漏洞，实际航高与设计航线之差不大于10m，符合标准规范的要求。控制点检查：通过内业检查，控制点文件名称、数据格式、数据组织、数学基础正确，成果完整；GPS测量精度满足成图精度要求；图形图像控制点采集精度满足技术规范要求；像控等文档资料齐全，符合国家标准规范。

结束语：总而言之，无人机具有机动、灵活的特点，可以快速高效地获取高质量、高分辨率的数据信息，无人机倾斜摄影测量技术便是对无人机的有效利用。无人机倾斜摄影测量技术可以在同一平台上搭载多台传感器，从不同角度采集摄影信息，全面、高效的获取数据信息，并生成三维实景模型，极大地增加了倾斜摄影测量的应用。无人机与倾斜摄影测量技术的结合，可以提高测量数据的精确度，通过对测量数据进行分析，生成三维实景模型。当前，该技术已在城市规划、国土资源等行业得到广泛应用。以上内容就无人机倾斜摄影测量技术与应用进行了分析。

参考文献：

[1]卢君成.无人机倾斜摄影在测绘领域的应用[J].科技创新导报，2017，14（34）：94-95.

[2]白阳，万鲁河.基于无人机倾斜摄影测量实景三维模型构建方法[J].哈尔滨师范大学自然科学学报，2017，33（05）：81-86.

[3]倪自强.无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2017（09）：57-58.