浅谈无人机倾斜摄影测量技术

浅谈无人机倾斜摄影测量技术

罗敏,王宁军

攀枝花学院土木与建筑工程学院，四川 攀枝花 617000

摘要：在近几年测绘技术高速发展下，传统的摄影测量已经无法满足大比例尺制图的需要。基于此，本文提出了利用无人机倾斜摄影测量完成大比例尺地形图制图的需要。充分体现了无人机测量技术的新颖，灵活，安全以及低成本的优势。特别适合获取带状地区航拍影像（公路，铁路，河流，水库等）。无人机航拍测绘系统可以携带数码相机，数字彩色航摄像机等设备，以便快速获取地表信息，获取具有高分辨率的影像，进而获取更精准的数据。

关键词：无人机，倾斜摄影测量，大比例尺地形图，精度分析

引言

与传统摄影测量相比，倾斜摄影测量增加了测量对象的立面可量测性。对建筑物和独立地物等高于地面的地物，立面表达更清晰，量测成果更精确，能更加准确地表达地物的位置和高度关系。在三维建模、地籍测绘，位置量测等方面应用广泛[1]。

无人机通过搭载多镜头摄影仪进行倾斜摄影测量，很大程度上增加了摄影测量的可操作性和灵活性，同时降低了摄影测量成本，提升了摄影测量的及时性和现势性。因此，近年来场上出现了各种各样的无人机及摄影仪，以不同的性能和价格满足了不同需求的人群，并应用于各种测绘工程项目，大大加快了测绘行业的发展。

倾斜摄影测量在测绘工作中逐渐成为一种常态化的作业方法，在地籍测绘和三维建模工程的应用中尤为普遍。探讨无人机倾斜摄影测量在大比例尺地形图测绘工作中的适用性，规避作业风险，保证测绘成果质量，掌握倾斜摄影测量应用的优越性和局限性，在测绘项目的实施中，合理选择的作业方法才能有效发挥倾斜摄影测量的作用[2]。本文对倾斜摄影测量、正射影像技术和人工测量三种方式进行对比，从影像、成果精度等方面，分析了不同环境条件下获得的成果质量，总结归纳了倾斜摄影测量适用的作业范畴。

1 传统摄影测量与倾斜摄影测量

传统摄影测量是通过研究区域各摄影站点的中心投影生成正射影像，能够研究被摄对象的平面位置，形状，规模和性质，主要应用于生产正射影像，测绘地形图；而倾斜摄影测量在传统摄影测量的技术上进行了继承和创新，改善了传统摄影测量仅通过中心投影生成影像的不足，可从各摄影站点的垂直，前视，后视，左视以及右视5个方位获取影像并生成三维实景模型，极大的提高了传统摄影测量数据的多样性和丰富性[3]。因此，倾斜摄影测量的应用更加广泛，除了生成正射影像之外，还可以生成实景三维模型，进行三维场景模拟，全方位立体化的对被摄物体进行研究。

2无人机倾斜摄影测量与有人机倾斜摄影测量

有人机倾斜摄影测量是以载人飞行器为摄影平台，航线申请程序复杂，飞行区域，飞行高度以及飞行时间都受到严格管制，并且载人飞行器人为出错率较高，会致使成本更高，出错率也同样更高。但是由于能够长时间留在空中，航摄的范围更加大，航摄稳定，多应用于大范围的航摄活动。无人机倾斜摄影测量是以无人飞行器为摄影平台，时效性较强，周期较短，出错率也会更低，只是无人机的航飞时间较短，摄影规模较小，因此只适用于小规模的航摄活动。可以看出，有人机倾斜摄影测量与无人机倾斜摄影测量优缺点可以互补，两者相辅相成，彼此发挥最大的作用[4]。

3原理与作业流程

倾斜摄影技术是通过在飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个侧视等不同角度采集影像。它比传统的摄影测量多了四个倾斜拍摄角度，从而能够获取到更加丰富的侧面纹理等信息。

在用无人机进行三维建模时，一般有以下作业流程：接收任务，作业准备，航线规划，飞行高度，飞行设置，开始飞行，建模等。详细流程如图：

4 倾斜摄影测量技术优势与局限性

具有高分辨率：由于倾斜摄影测量搭载的是低空飞行器，而低空飞行器可以获取到厘米级的高分辨率的垂直和倾斜影像。并且低空飞行器具有可在云下低空飞行的能力，弥补了普通航空摄影经常受云层遮挡获取不到影像的缺陷。

能够获取丰富的地物纹理信息：倾斜摄影测量它是同一台无人机上搭载着五个镜头，相机能够从多个不同的角度采集影像，减少了盲区，从而获取更加丰富的地物纹理数据和定位信息。弥补了正射影像只能获取地物顶部的纹理信息的不足。

三维模型生产更加高效自动化：通过垂直与倾斜影像的全自动联合空三加密，不需要人工的干预，即可全自动化纹理映射，并构建三维模型。同时利用航空摄影大规模成图的特点，加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够有效的降低城市三维建模成本。

实现逼真的三维空间场景：通过倾斜摄影测量技术建立的三维场景，不仅拥有准确的地物纹理数据以及精确的位置信息，而且可以精细的表达地物的细节特征，甚至包括突出的屋顶和外墙，以及地形地貌等的精细特征。在经济合理的前提下，设计人员可以对线路路径进行优化设计。从而减少线路工程建设对地方经济发展的影响。

局限性：虽然倾斜摄影测量具有许多的优势，但依然存在一些不足之处。

由于倾斜摄影测量采用的是可见光进行测量，因此对天气的要求十分的高。并且有些植被非常的密集，而密集植被下的地形就显得十分的无能为力。

综上：倾斜摄影测量技术虽然具有许多好处，并且被应用到诸多领域中。然而，我们在使用中应当因地制宜，摄影测量可以获取具有真实纹理的三维数据，适合做大范围的三维建模，适合一些对精度要求稍低的三维工程测量应用。

5 无人机倾斜摄影测量注意事项

误以为“无人机一飞，三维地形图就有了”

虽然无人机可以获得三维地形图，但其精度任然需要人工判识和手动编辑，因此想打通无人机倾斜摄影测量和实景建模的工序，首先需要筹建一个庞大的，熟悉相关专业软件，掌握数据处理业务团队的准备。

当好不容易完成了采集模型，如何展示模型又是一大难题，有了倾斜摄影模型却无法展示的情况非常的多。无人机好不容易飞了一圈弄到地表模型，却因为模型数据量比较大，给模型的转换，加载和展示都带来了严峻的挑战。以300平方公里的倾斜摄影数据为例，数据转换的时间就需要两天左右，更别提展示出来。应用受限，导致中看不中用

由于倾斜摄影测量数据是基于表面的模型构建，因此整个测量区域只是一张起伏不平的连续表皮，数据中的地标对象，如房屋，树木等都无法单独获取并进行编辑操作，因此很难与业务管理系统进行对接。这就会造成倾斜摄影数据只能看不能管的情况，没有办法让场景模型得到充分发挥。

参考文献

[1]李聚方,郝亚东,于富全.传统测量技术在黄河灌区规划治理中的应用[J].安徽农业科学,2010(20):10913-10915.

[2]周阳阳,徐尚昭,陈斌,张青峰.无人机倾斜摄影测量技术应用于自然保护区勘界[J].测绘通报,2021(09):43-48.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2021.0271.

[3]闻彩焕,王文栋.基于无人机倾斜摄影测量技术的3D产品一体化生产研究[J].测绘与空间地理信息,2021,44(08):55-58.

[4]崔丽娟.农村房地一体测绘中无人机倾斜摄影测量技术的应用浅析[J].冶金管理,2021(19):112-113.