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摘要：无人机倾斜摄影是近年来航空测量领域逐渐发展起来的一项新技术，与传统航空测量收集的垂直摄影数据相比，通过增加多个不同的角度镜头，获取具有一定倾斜角的倾斜图像。在测绘工程当中，无人机测量的优势是非常明显的，对于城市规划、国土资源管理等等方面的工作的开展来说都非常有利。基于此，本文结合实际经验，简要分析了无人机倾斜摄影测量技术在测绘工程中的应用要点。
关键词：无人机倾斜摄影技术；测绘工程；应用要点
前言
科技发展对各个行业都产生了深刻的影响，其中，倾斜摄影测量就是随着科技发展而产生的一项重要科技。它是通过同一飞行平台搭载多台传感器同步采集影像，获取真实的地物信息而被广泛应用在经济建设的多个领域中，充分发挥了它的优势。随着倾斜摄影测量的发展，在航摄效率、清晰度、分辨率等方面有了更高的要求，促进了倾斜摄影测量的革新并向无人机倾斜摄影测量转变。无人机倾斜摄影测量的出现，极大的扩展了摄影测量的应用。
1 无人机倾斜摄影技术的优点
将多台数码相机安装在无人机飞行平台上，在垂直和倾斜2种不同角度对高分辨率图像进行同时收集，五镜头倾斜摄影系统是最常用的手段，将无人机平台安装的系统所采集到的POS数据和像控点数据两者相结合，对获得数字表面模型、三维模型的摄影测量技术和数字正摄模型利用相关软件进行处理，这就是无人柳倾斜摄影技术的工作原理。无人机倾斜摄影技术的优势较为明显，主要体现在以下方面：无人机倾斜摄影技术能够对勘测区域周围实际情况进行充分反映，相较于数字正射影像图而言，地面上的物体可以通过无人机倾斜影像从多个角度进行测量，将更加真实的地面情况进行反映，这样可以对无人机正射影像存在的不足从最大程度上进行弥补。单张影像测量可以利用倾斜影像实现是无人机倾斜摄像的另一优点，而且通过利用配套软件可以将收集到的高度、长度、面积以及角度和坡度等数据直接展示在影像上，这样可以扩展倾斜摄影技术在测绘行业中的广泛应用。最后，无人机倾斜摄像技术还可以采集建筑物侧面纹理，运用三维数字，通过无人机倾斜摄影大规模成图、提取大量倾斜摄影数据和贴纹理的方式，有效降低了城市三维建模所需成本。
2 无人机倾斜摄影技术的应用流程
2.1 获取测量数据
无人机倾斜摄影通过在同一飞行平台搭载多台传感器（—般为5 台），从垂直、倾斜等不同角度采集摄影信息，获取被摄物体全面准确的信息。其中，无人机倾斜摄影垂直于地面拍摄获取影像资料为正片；镜头朝向与地面形成一定夹角拍摄获取的影像资料为斜片，一般其他四组倾斜摄影装置包括前视、后视、左视、右视。通过垂直和倾斜多角度采集信息，首先要使各相机之间实现时间同步；其次通过计算机控制系统，对测量装置的测量姿态和位置参数进行控制，传送同源出发信号启动多台相机，从而实现相机间的同步数据采集；数据采集后由储存装置进行维护存储，通过系统处理生成三维数据模型。
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2.2 提取影像特征
特征提取详细的操作主要是对于影像中同名点的图像信息，利用仅仅一台计算机进行提取，使相同的影像特征存在于信息，并将信息归类划分，最后呈现的是一个个各异的子集，这样的子集的构成一般都是由一个单独的点、一条相连接续的曲线、一个相连接续的地域共同构成的。在实行提取时都必须要有依据，但是详细的应对措施还需要根据当前面临的状况来决策，打个比方就是对于灰度在一定的区域散布的情况，经过研究这一情况来一步步固定位置、形状、大小。
2.3 实现影像匹配
影像匹配是指通过一定的匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点的过程。它是图像融合、目标识别、目标变化检测、计算机视觉等问题中的一个重要前期步骤，在遥感、数字摄影测量、计算机视觉、地图学及军事应用等多个领域都有着广泛的应用。基于无人机摄影测量中的图像匹配研究，探索采用各种算法进行特征点检测与匹配，然后进行自动空三解算，最后生成 DEM 和 DOM。由于匹配点的分辨率决定了 DEM 和 DOM 的精度，因此根据此类影像的特点探索适合的特征匹配算法，对于提高正射影像及其它产品的精度十分必要。根据提取特征的层次，可将影像匹配方法分为三类：基于灰度的图像匹配算法，基于特征的图像匹配算法，基于理解和解译的图像匹配算法。
3 无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的具体应用
3.1 确定航高
数码航空摄影的成图比例尺取决于飞行高度，根据地面分辨率，可按照公式求得获得相应地面分辨率GSD 的飞行高度。
3.2 控制航摄时间
航空影像的质量对航摄飞行的时间有一定的要求，航摄时间受天气条件的制约。具体要求如下：（1）水平能见度≥1500m，垂直能见度≥1000m；（2）气流相对稳定：每天的正午气流相对较强，对飞行安全不利，同时也对影像质量影像较大；（3）选择航摄时间：平地要求，太阳高度/（°）＞20，阴影倍数/（倍）＜3。丘陵地和小城镇，太阳高度/（°）＞30，阴影倍数/（倍）＜2。山地和中等城市，太阳高度/（°）＞20，阴影倍数/（倍）≤1。
3.3 设计航线
通常情况下航线应按东西向或南北向直线飞行；特定条件下亦可根据地形走向与专业测绘的需要，按南北向或沿线路、河流、海岸、境界等任意方向飞行。平行于摄区边界线的首末航线一般敷设在摄区边界线上或者边界外；旁向覆盖超出摄区边界线，一般不少于像幅的30%，确保目标摄区完全覆盖。
3.4 测量像片控制点
（1）测区像片控制点采用网络GPSRTK 技术施测，一般情况下均为平高点；（2）选用的像片控制点的目标影像应清晰，易于判别和刺点。像片控制点布设应在航向及旁向重叠5～6 张像片范围内，控制点要尽量共用。根据测区的地形条件，按区域网布设，区域网的大小一般控制在8 航线，12基线，在区域网的四周进行控制点的布设。一般情况下每平方公里1 个点，尽量均匀分布；（3）区域网之间的像片控制点应尽量选择在左、右航线重叠的中间，相邻区域网尽量公用。当测区范围受地形条件限制，有凸凹时，应在凸角处增补控制点。
3.5 数据预处理
随着倾斜摄影测量技术的不断完善，摄影测量处理软件技术也不断地发展和更新，通过倾斜批量自动建模软件，是基于图形运算单元GPU 快速三维模型的构建软件，通过摄影测量原理，对获得的倾斜影像、街景数据、照片等数据进行几何处理、多视匹配、三角网（TIN）构建、自动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。该过程仅依靠简单连续的二维图像，就能还原出最真实的真三维模型，无需人工干预便可以完成海量城市模型的批量处理。通过多节点自动建模软件来完成建模任务，具体流程如下：一是数据导入。指定数据存放的路径、焦距、像幅等参数，将数据导入软件；二是自动空三解算。根据图像之间的重叠，自动搜索同名点，进行自动空间三角解算；三是构建TIN网格。根据空间三角解算、几何处理、多视角匹配等自动构建TIN 网格；自动贴图：自动赋予贴图，构建三维模型；四是模型后处理。通过叠加分类图层，将模型单体化并赋予属性信息，同时创建LOD，进行优化，生成3DML 数据格式。
4 结语
总之，无人机倾斜摄影测绘技术作为一种新型的遥感数据获取的重要手段之一，有着传统摄影技术无法比拟的优势。随着无人机技术的逐步发展，无人机倾斜摄影技术的普遍运用，把原本大量的外业工作转变成内业工作，极大地解放了测绘人的劳动时间和劳动强度，降低了测量技术成本。因此，无人机倾斜摄影技术的运用前景非常大。
参考文献：
[1]孙杰，谢文寒，白瑞杰.无人机倾斜摄影技术研究与应用[J/OL].测绘科学：1-11[2019-04-26]
[2]杨普法.矿山测绘中无人机倾斜摄影技术的应用[J/OL].世界有色金属，2019（02）
[3]王佳龙.无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用探讨[J].山东工业技术，2019（07）
论文作者:叶志宇
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
标签：无人机论文; 测量论文; 影像论文; 摄影技术论文; 数据论文; 像片论文; 模型论文; 《防护工程》2019年9期论文;