摘要：在我国经济的不断发展的同时，建设数字化城市的步伐也日益推进，但是这些都得益于空间地理信息技术的大力支持，对此对大比例尺地形图的获取和更新技术有着急切的需求，并且考虑到传统测绘地形图的方法已经不能很地适应时代的发展需要，传统测绘地形图方法还存着作业的效率不高、出图所需的时间过于长、成本高的不利之处，这就无形给工作人员加大了工作量，需要进行大量的实地作业，还可能出现工作人员的安全保障等问题。在考虑到卫星遥感摄影测量测绘地形图会受到气象、地貌等条件的影响[1]。即使目前的高分辨率卫星的影像分辨率已经高达0.5m，但是仍无法很好地满足如1：500到1：2000等大比例尺的成图需要。与此同时，传统的航空摄影测绘地形图对空域、机场和天气等方面的要求很高，还存在成本高、运作周期长等，也些问题极大得限制了数字摄影测量技术应用到大比例尺地形测绘工作中去[2]。
关键词：无人机；倾斜摄影技术；测绘大比例尺；地形图；可行性
引言：伴随无人机技术的出现和发展，极大促进了无人机垂直摄影技术和倾斜摄影技术在多领域的发展和应用。无人机倾斜摄影技术具有无人机垂直摄影无法比拟的优越性，如可以实现多角度获取高分率的影像，并生成数字的三维模型，这些优点都促使该技术极大地应用到数字城市建设、管理和救灾中去[3]。随着在测量数据处理下可以构建数字三维模型，在该模型上可以实现地形图的测量工作。这是是传统垂直摄影技术不能具有的，在进行小范围使用时，具有一定的使用应用价值和意义。
1倾斜摄影的应用原理
无人机倾斜摄影技术是借用无人机的飞行平台，在此架设多台的数码相机，实现从垂直和倾斜等多个角度来采集高分辨率的影像，主要使用五镜头的倾斜摄影技术，并结合无人飞行平台来获取由GPS/IMU系统传输的POS数据和像点数据，再经由技术软件，构建数字的表面模型，以及实现正摄影像和三维模型摄影技术[4]。
2无人机倾斜摄影测量的核心技术
2.1多视角影像一并应用
无人机倾斜摄影实现对影像的采集主要包括两种影像：垂直摄影影像和倾斜摄影影像。针对后者的测量技术，在倾斜影像区域网的平差方面分为以下的几种：无约束区域网平差、附加约束的区域网平差和倾斜影像的直接定向[5]。
2.2多视角的影像密集匹配
倾斜影像具有传统的垂直摄影影像无法比拟的优越性，诸如倾斜影像的几何变形角度、分辨率多变等问题[6]。这样的传统技术就无法正常实现在灰度和特征的匹配方法方面地最大限度的匹配，也就难以建模所需要的同名点。对此为解决一些有关的关键技术，提出了一系列的技术研究，有关的专家学者在有关多视角倾斜影像的密集匹配技术的基础以上也做出了大量的核心的技术研究[7]。通过实现倾斜影像的密集匹配，以便获取精度和密度较高的点云数据，这是可以构建精细三维建模的重要一步。
2.3三维模型生产
首先将倾斜摄影取得的影像经由简单处理后，再实现构建三维模型的生产方式。在倾斜摄影的影像数据基础上，利用有效的技术方式进行处理，对此将所获得的三维模型进一步分为以下的两种方式：仅仅使用倾斜像片，并以此作为纹理三维模型进行生产和完全建立在倾斜摄影数据技术，并利用相关技术获取三维模型的相关数据。
3在倾斜摄影形成三维模型测绘地形图的步骤
基于无人机倾斜摄影的特点，形成三维模型测绘地形图主要包括以下的几点：任务的传达与空域的申请、航飞数据的获取、像控点的布设、内业空中的三角数据的测量、三维模型的形成与制作等几个部分。
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3.1数据获取
数据获取主要依靠以下设备的协同配合：无人机飞行平台、地面监控站、倾斜相机和遥控设备。飞行平台的主要包括动力系统、主体、飞行操控系统和辅助装置组成。要注意的是需要3块锂电池，以实现时间长的航行以及保持高姿态性的目标。
3.2数据处理
待航飞后，需要进行数据处理，该摄影数据的处理主要有以下的几个方面：数据的事先处理、实现在空中的三角测量以及三维模型的生产等几步。
（1）数据预处理
在获取了航飞数据后，首先将影像和POS的数据进行一一对应，看是否能实现相应的对应关系，并检查影像是否存在质量问题，成像的清晰度，是否存在范围的遮挡问题。考虑到倾斜摄影相机一个镜头垂直朝下，另四个分别朝向东南西北四个方向。
（2）空中三角测量
在摄影的全过程中，考虑到倾斜摄影相机一个镜头垂直朝下，另四个分别朝向东南西北四个方向，使得这5个相机所拍摄的角度和时间存在着不一致的问题，则会出现严重的光线反差、强度不同的问题，将对构建三维的精度和效果产生不利的影响，所以有必要将影像进行匀光匀色的技术处理。然后，考虑到获得的POS数据多是采用WGS84坐标系，就要针对不同的项目需求，进行坐标系的转换需要。
（3）三维模型生成
当数据的精度达到构建关系模型以后，并注意不可以出现明显的技术和数据的错误，再计算三维模型，点击提交三维模型的有关数据，形成空间的参考系统。然后提交工程，决定名称，选择需要的数据产品，实现构建三维模型、三维点云和正射影像的技术模型，再根据需求的不同进行科学合理的技术选择，提交工程，完成模型的构建，并查看生成的模型结果，是否达到预期的效果。
4结语：本文在借助了大量的无人机倾斜摄影系统获得的技术数据、影像数据和POS数据的支持下，并进行了在空中三角的测量工作，实现三维模型的构建，利以上的数据进行地形图的制作等工作。将实地对比测量检查点坐标，基于三维模型生成地形图中检查点的平面坐标和高程坐标的对比，经试验证明，该方法对于生成地形图，并能实现在平面上满足1：500地形图的要求，可以满足高要求的1：2000的大比例尺的地形图的形成要求，为生产地形图工作提供了最为实际有效的方法。
参考文献：
[1]卢晓攀；无人机低空摄影测量成图精度实证研究[D].中国矿业大学，2014（09）：102-116.
[2]林翔；低空数码航空摄影测量在大比例尺地形图测绘中的应用[J].科技创新导报，2011（17）：142-146.
[3]杨永明；无人机遥感系统数据获取与处理关键技术研究[D].昆明理工大学，2016（7）：102-109.
[4]李镇洲，张学之；基于倾斜摄影测量技术快速建立城市3维模型研究[J].测绘与空间地理信息，2012，（04）：117-119.
[5]王建强，钟春惺，江丽钧，等；基于多视航空影像的城市三维建模方法[J].测试学报，2014，（03）：70-74.
[6]王兴慧；应用于倾斜影像的点特征优化提取与宽基线匹配[D].兰州交通大学，2014，（03）：80-84.
[7]王竞雪，朱庆，王伟玺；多匹配基元集成的多视影像密集匹配方法[J].测绘学报，2013，（05）：691-698.
论文作者:鲍周炜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/17
标签：地形图论文; 无人机论文; 模型论文; 影像论文; 数据论文; 测量论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第33期论文;