倾斜摄影测量在三维地形图绘制中的应用

倾斜摄影测量在三维地形图绘制中的应用

张红

320982199006195769

摘要：随着我国无人机倾斜摄影测绘技术的深入和发展，新型的测量方式为三维地形图的绘制提供了更加新颖的技术途径，在实景三维地形图绘制的工作中具有十分明显的优势和现实价值。本文将通过测绘实例对倾斜摄影测绘技术的实际应用进行分析，结合相应的建模软件，探讨无人机倾斜摄影测绘技术在三维地形图绘制中的具体应用，为三维地图绘制提供更加有效的参考和借鉴。

关键词：倾斜摄影测量；三维地形图绘制；应用

一、倾斜摄影测量的现状

在我国工程测量中，地形图的绘测工作通常会采用GPS技术、RTK技术和全站仪结合的实例测量方式，这样的方式可以保证工程测量的精准性，但同时也具有工作量大，时间周期长，成本较高的弊端，后期随着无人机技术的快速发展，倾斜摄影测绘技术逐渐应用在了更加广泛的应用范围。无人机自身具有更加灵活、能够多角度取向的特点，在这一层面很好地突破了传统的散点测量，可以进行不同角度的测量，在测量出标准的三维影像后，可以根据实景建造出相应的三维模型，全面地反映出所测量地区的实际情况，同时倾斜摄影测绘技术外业工作量较小、人力成本较低、时间周期更短，具有十分明显的优势，也更加受到新时期工程测量工作的欢迎。

二、倾斜摄影测量在三维地形图绘制中的应用

（一）倾斜摄影测量技术的工作原理

倾斜摄影测量技术是当前测量绘图领域的新型绘图方法，也是在新时期背景下比较流行的一种测量技术。倾斜摄影测量技术改变了传统的卫星飞行的拍摄技术，利用物理投射以及倾斜摄影联合传感器和摄影仪，促进多个设备协同合作进行拍摄，将地形的具体情况真实地反映出来，更加适用于复杂的测量需求，例如三维城市模型需求等，可以更好地为测量工作提供高分辨率的影像。为了有效地发挥倾斜摄影测量技术在测量工作中的关键作用，倾斜摄影平台是其中的重要影响因素之一，国内的很多公司已经开始加强对于摄影平台的重视，通过安装不同角度的摄影镜头来保证倾斜摄影影像的全面性，从不同角度获取相应的测量信息。在进行影像拍摄的过程中，工作人员需要将信息记录和储存，从而为以后对倾斜拍摄影像进行透彻地分析，奠定良好的基础，镜头拍摄的信息可以更好地保证三维定点的精确性，为三维地形图的建设提供基础的依据和前提，在倾斜摄影测量过程中，机器通过正面角度进行投射以及倾斜角度展开摄影所获取到的纹理信息数据，几乎可以涵盖所有的拍摄角度，为三维地形图的建设提供更加全面的参考依据。

（二）应用倾斜摄影测量技术的方式

倾斜影像就是指工作人员通过拍摄进行测量时要具有一定的角度，在这样的情况下所拍摄下来的影像会由于拍摄角度较多，而具有更加丰富的内容，因此在应用倾斜影像进行三维地形图绘制时，可能会存在以下几种情况。首先工作人员在拍摄时会用到多个相机，每个角度、每个方位都可以进行拍摄，拍摄到的内容也是十分丰富的，可以更加广阔的包含每一方面的物理信息。其次在拍摄时摄影设施，工作人员应该将相机放置在位置较低的地方，这样可以最大范围地扩大拍摄的角度，也可以为影像的清晰度提供一定的保障。最后，为了更好地保证三维地形图的建设，工作人员在拍摄时可以设置多层清晰程度，为后续三维地形图的建设提供更多的参考依据。

（三）倾斜摄影测量的主要流程

倾斜摄影测量通常由飞控系统、无人机以及控制测量三个部分组成，从实际情况来说，飞控系统的主要目的是对无人机飞行的航线航高以及整体飞行画面进行监控，同时数据通信的流畅性。无人机则是需要搭载相应的定位系统以及倾斜摄影所需要的相机。控制测量则是要设计出控制网和相控点到测量。在正式应用倾斜摄影测量技术前，工作人员首先要利用无人机对勘测地点进行拍摄，从而根据已经有的控制点未来合理的分布。散点相控点的具体数量和位置要根据测量地点的大小以及区域范围进行设定，在采用无人机对测量地点进行勘测时，要提前申请出相应的飞行时间和计划好飞行路线，从而保证影像的航向重叠、旁向重叠以及清晰度和分辨率等，为后续的工作奠定良好的基础。工作人员在设计航线时，通常会设计三分之一左右的旁向重叠度，三分之二左右的航向重叠度，如果想要自动生成三维模型，那么对于这两个数据的要求会更高。开展测量工作时，工作人员应该在已经确定好的高精度点位上设立相应的基站，在规定的时间内开启无人机、完成测量、最终关闭无人机。在测量室工作人员要记录好无人机开机以及关机的时间，并对无人机的摄像过程进行监控，在无人机航拍结束后下载出无人机的拍摄数据以及基站的数据。工作人员在获取影像数据时，可能会受到天气因素以及相机自身镜头畸变等因素的影响，这些影响因素会不可避免地导致一定的数据误差，因此工作人员需要对原始影像进行预处理，尽可能地避免这些影响因素对后期数据的准确度和质量造成不良影响。影像数据的处理是建立在数字摄影测量以及多式影像联合平差等算法的基础上的，因此在进行数据处理的过程中并不需要工作人员进行人工干预，具有更加高效的特点。利用相关的三维图形构建软件可以尽可能地减小控制点对三维图形构建的影响，实现多视角、多视图的三维地形图的重建工作，从而还原最真实的三维场景。

（四）倾斜摄影测量的关键技术

利用倾斜摄影技术获得的影像范围较为广大，同时视角较为全面，因此各个航带间的影像差别也会较大。二在无人机拍摄的过程中通常会出现较多的立体影像，这也导致获取到的图形会出现较大的畸变，从而增加了影像的匹配难度。多视角倾斜影像密集匹配的技术的应用，就是为了能够更加精确地获取影像数据，消除影像数据中的多余信息。影像匹配算法可以分为三种类型，分别是灰度匹配、特征匹配和关系匹配，这三种类型的匹配算法都是为了按照相应的匹配策略寻找同名点。特征匹配方式具有误差较大，同时消耗时间较长的特点，在倾斜摄影测量中导入相应的影像数据，可以更好地对多视角密集匹配工作进行辅助，先得到原始的影响范围因素，再通过相关的精细算法消除匹配的误差，进而进行精确的匹配。空三解算法是影像精确关系重建的重要过程，工作人员可以通过地面设置的像控点，在共线方程的基础上来进行光束法区域网平差。

多节点并行计算也是倾斜摄影测量技术中的重要组成部分之一，并行计算可以将计算机任务分解成多个并行的子任务，并且将其分配到正在处理的计算节点上来，通过各种处理方式进行协同并作实现加快计算速度的目的。并行机是由处理器内存以及互联网络共同组成的，并且通过互联网将变形机的运作进行串联，最终实现数据影像的共享和同步，这样的计算方式可以极大地提高计算效率和计算速度，将任务进行分解，设计出更加良好的编程环境，保证程序可以得到运算结果。

（五）倾斜摄影测量的数据评价

在三维地形图绘制的工作中，需要保证的基础是像控点拍摄数据的精度以及影像的质量，这两方面的内容会直接影响到三维地形图模型的建立。一般来说，比例不同，所要求的精度也会有所不同。因此无人机在获取影像数据时，首先要满足视觉特征清晰，保证没有色差、影像色调一致等内容，同时还要深度的对数据的构象指标、几何指标等进行审查，确定其符合相关的规定的要求。工作人员要结合人为因素和客观因素两方面的评价对影像进行综合评估，。维地形图的建立应该保证各项要素没有遗漏、没有冗余、是完整且真实的，在构建过程中要保证三维地形图的精度符合相关规定的要求，各个要素的编码以及属性值都应该完全正确，确保储存格式以及空间位置具有一致性。

三、结束语

总而言之，倾斜摄影测量技术在我国三维地形图绘制工作中的应用具有十分重要的影响作用，不仅突破了原始数据的构建方式，还更新了图像匹配模式，并且借助先进的测量技术，节省了人力以及物力资源，有效地提高了测量工作的工作效率。