地形图测绘中无人机倾斜摄影的应用研究

地形图测绘中无人机倾斜摄影的应用研究

邓鹏 王彦东 王龙

中国人民解放军 61243部队

摘要：在数字化时代背景下，地形图测绘工作也逐渐向数据信息化方向发展。在地形图测绘工作中，地形图的精确度通常有着较高的要求，但在实际测量测绘工作中，传统测绘方式会受气候因素、地质因素以及人为因素等方面影响，导致测绘耗时增加、精确度降低。而随着无人机倾斜摄影技术的出现和推广应用，能够对这些因素产生的影响进行减轻和避免，从而提升地形图测绘的有效性。因此，本文将在地形图测绘之中，对无人机倾斜摄影的具体应用进行探究。

关键词：地形图测绘；无人机；倾斜摄影；应用

近年来，无人机倾斜摄影技术得以在测量测绘领域中发展兴起，成为测量测绘的一项新型技术，该技术可通过3D数据对地物外貌、事物高度以及位置的实际情况进行真实反映。并且在实施地形图测绘工作中，能够通过无人机倾斜摄影技术对地理信息数据进行快速搜集，从而使3D建模的全自动化得以实现。从当前该项技术应用的实际情况来看，该技术已经得到了诸多行业的一致认可，但从目前该技术的应用标准方面能够了解到，该技术缺乏国家统一执行的测量标准，从而导致无人机倾斜摄影技术在实际应用中缺乏有效依据，并使该技术的推广应用受限，因此，需要在地形图测绘工作中对该技术的具体应用进行研究。

1 3D建模中无人机倾斜摄影发挥的作用

现阶段，我国科技的发展速度越来越快，在测量测绘领域中，无人机倾斜摄影技术已成为一种有效、新型的测量技术。该技术在实际应用之中主要是由单台无人机搭载若干个遥感装置来测量地形地貌，通常是从四个倾斜以及一个垂直等多角度来采集测量数据，从而可有效的实现地形测量，并在进行地形测量的过程中获取准确的数据，进而促进准确的3D模型得以构建。而伴随无人机倾斜摄影技术的不断发展，测量测绘工作人员对空中3D模型数据准确性的要求有了进一步提升。无人机倾斜摄影技术所配置的摄影传感器所拍摄的图像非常清晰，具有较高的分辨率，从而可谓3D建模质量的提升创造有利条件。

在实施地形图测绘工作中，可通过无人机倾斜摄影技术的相关原理从多角度来进行地形图测绘工作，从而使地形图测绘工作中获取更加准确的图像数据信息资源，并生成精准度较高的地形图，从而构建3D建模地形图，该地形图可对地形测量实情进行准确反映。当测量测绘工作完成之后，还能够对所测检测点坐标以及3D模型地形图显示的平面坐标加以比较，通过对比印证来证实地形图的可靠性和准确性。

由此可见，3D建模在构建的过程中，无人机倾斜摄影技术发挥的作用比较突出，能够在地形图测绘中获取准确数据，为3D建模提供条件，进而能够为地形图的准确形成发挥促进作用。

2 无人机倾斜摄影技术特点及其硬件设施的性能要求

2.1技术特点

无人机倾斜摄影技术既能够对地物的实际情况进行如实反映，并节约较多的三力资源，又能够采用先进技术嵌入精准程度较高的地理信息。无人机倾斜摄影与以往正射影像相比，不仅能够做到对测量地域及其周边实际情况进行如实反映，而且还可以从多角度实现对地物的观察，能够使地物实情实现更为真实的反映，从而对正射影像存在的应用局限性进行了较大程度的弥补。并且无人机倾斜摄影技术还能够采取配套应用软件来实现对单张影像实施测量，可以直接在成果影像条件下实施高度、长度以及面积等方面的测量，使倾斜摄影的行业应用范围得到了扩展。此外，该技术对地形侧面纹理信息进行搜集时，能够有效应用3D建模来实现数据信息采集，还可以对航空摄影大范围成体这一特点进行利用，同时还可以通过贴纹理以及批量提取的方式来实现地形3D建模成本的有效降低。

2.2硬件设施的性能要求

（1）无人机性能要求

由于无人机这一飞行平台在运行过程中，自身会形成振动，在成像质量方面，以电池为动力的无人机要优于以内燃机为动力的无人机；在无人机工作效率以及时间方面，固定机翼的无人机要优于旋翼无人机。当前无人机的种类较多，由于无人机在用途方面存在差异，导致无人机性能也存在着差异。应用于测量测绘工作的无人机对飞行要求以及标准有着较高的要求，并且在无人机巡航速度、载重能力以及测量效果等方面也有着较高的要求。例如，无人机载重量最低应该达到2kg；无人机所用电池的续航能力必须达到25min以上，内燃机动力无人机续航时间通常在1h之上；无人机抗风能力应该4级风速以上。

（2）倾斜相机性能要求

无人机倾斜测量技术在垂直摄影方面有着非常明确的要求，即当前执行的《低空数字航空摄影规范》（CH/Z 3005—2010），该规范中提出的要求为：无人机倾斜角度一般应该控制在5°之内，最大的情况下也应该在12°之内。当前是科学技术高速发展时代，在这一时代背景条件下，航测软件在处理能力方面不断的实现提升。在我国当前国家相关标准条件下，可将倾斜角度在15°以上的位置均可通过无人机倾斜摄影测量来进行实现。而伴随无人机倾斜摄影技术的持续进步发展，倾斜相机不再受限于相机镜头数量。现阶段，无人机倾斜摄像相机的突破点在于如何同时获取各角度全部测量数据，并且还要保证单次作业测量范围实现有效延伸。

3 无人机倾斜摄影技术在3D模型地形图测绘中的应用

3.1可应用于空中3D建模精度的评价

在《数字航空摄影测量空中三角测量规范》（GB/T 23236-2009）中曾明确作出规定，主要是对相对定向相片连接点数量和测量误差作出了明确规定，但是在无人机倾斜摄影技术应用于空中3D建模过程中的相关指标却未作出明确规定，并且在单一连接点指标方面也并未作出明确规定，在实施地形图测绘过程中，不可将传统方式下的空中3D建模测量技术来实施指标规定，而是应该从物方和像方两个层面来评价空中3D建模的精确度。一般情况下会采用物方精度评定，即对比检测点与加密点的坐标情况，而像方精度评定一般是在反投影之中，影响匹配点出现的误差来实施控制的。

3.2可应用于3Ds Max的3D建模

无人机倾斜摄影技术在应用过程中的建模思想在于：将无人机倾斜摄影技术有效的与3Ds Max插件开发技术之间实现相互结合，从而使建筑物快速建模这一方式得以形成，在实际应用时，可采取控制测量这一方式来对地形实施更为有效的测量，如此一来便能够获取准确可靠的外方位元素，将此步骤完成之后，然后采用3Ds Max插件开发技术构建全面的控制3D模型，从而保证无人机倾斜摄影技术科有效的对地形实施多方面监测，同时还能够将所测数据信息向3Ds Max之中输送，从而保证空中3D模型的准确度得到提升，与此同时，还能够依据3D模型所提供的数据对各传感器实施最佳程度的纹理信息处理，从而能够使纹理自动映射得以实现，并使3D模型更为走向完善。

4 结束语

综合上述，在当前地形图测绘工作中，无人机倾斜摄影技术因其技术优势及特点，已经逐渐代替正射影像技术开始在此项工作中得到推广应用，并且可以通过3D建模的方式，实现地形图的可视化测绘，是迎合当前信息技术发展的一种新型的测量技术，能够将地形地貌的相关信息直接呈现给应用者，从而为其绘图提供了方便，进而能够保证地形图测绘的可靠性和准确性，并且能够使测绘成本大大的降低，具有较高的价值和效益。

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