关键词：无人机；倾斜摄影；摄影测量；工程测量
引言
无人机倾斜摄影技术的成熟，推动了测绘技术的快速发展，尤其是高精度测绘成果的快速实现和更新，克服了传统高精度测绘方法普遍存在的作业效率低、成本高、安全性差、需大量外业工作等缺点。通过在无人机上搭载五镜头倾斜相机，同时从垂直、前方、后方、左侧、右侧5个不同的角度采集相片，将任意数据量的照片转化为高分辨率的、带有图像纹理、位置信息的三维网格模型，还原出符合人眼视觉的真实直观的三维模型。使用三维倾斜测图软件绘制满足高精度要求的项目成果，如1∶500地籍图、地形图等与传统高精度测绘技术相比，具有一定的实际应用价值和指导意义。
1无人机倾斜摄影测量概述
为了提高对无人机倾斜摄影测量技术的效用与增强其在各领域各行业中的影响地位,首先我们要对其相关概念有一定的了解。主要有以下几个方面:倾斜摄影测量技术与传统摄影测量技术的区别:作为一项当代科技高速发展时代下的产物,倾斜摄影测量方法在实践中与传统摄影测量技术还是有着显著的差别。前者在实践中更具备优势,并拥有远大的发展前景。在测量方式上,倾斜摄影测量技术是通过对所选定的测量区域中的各个摄点的多个方向与角度,如垂直、右视和左视等5个方向的影像进行有效的获取,并生成三维实景模型来研究被摄对象的横断面、大小、规模等特征的一项高新技术。而传统摄影测量技术主要是通过对所选对的测量区域各摄点的中心投影影像所生成的正射影像来分析和研究被测对象的性质、大小等特征的一种技术方法。在测量技术探测方面上,传统摄影测量技术用途比较狭隘,仅用于生成正射影像与绘制地形分布图。而倾斜摄影测量技术的用途除了生成正射影像与绘制地形分布图,还能够构建三维实景模型,从全方位对被测对象进行分析与研究。无人机倾斜摄影测量在实践过程中具有明显的优点,它借助先进的定位技术与科技支持,真实反映并分析被测对象的状况,从而构建出三维实景模型以研究被测对象的各种特征与性质。无人机倾斜摄影测量能够从多角度多方面分析所研究区域的地形与周边实际情况并在短时间内如实反映测量数据,很大程度上可以弥补传统倾斜摄影测量的不足。而且在实践测量中选择无人机倾斜摄影测量技术能够节省人力财力资源。
2作业流程
无人机倾斜摄影测量三维建模主要是通过倾斜摄影获取的多角度的影像数据,通过自动化建模软件,生产三维模型。第一，前期准备。根据测区地理情况及天气情况等,合理安排工期,设计航线,最终成果要能满足1.6cm的影像分辨率、5cm三维模型分辨率精度要求。第二，航摄飞行及控制测量。选择天气晴朗、无云雾、风速在8m/s以下、能见度大于5km,太阳高度角大于45度时平坦空地,周边无高压线、高层建筑及高大树木等遮挡,起降方向与当时风向平行,操纵无人机航飞。控制点必须选在影像清晰的明显地物点上,如斑马线角点或其他接近正交的线状地物交点,如现场无合适布设控制点的,必须提前用油漆绘制标志,不可选取,使用且尽量选在上下两条航线6片重叠范围内,使布设的控制点能用于多张像片。第三，三维建模生产。这一阶段现在一般都可以通过软件自动完成。空三加密点计算出不规则三角网TIN,并且生成白模的三维模型,再通过纹理贴合,最后生成纹理逼真的实景三维模型。根据生产的模型的具体情况,对水体空洞等进行修改编辑加工,对遮挡部分外业调绘补测,重新更新整合数据,最终生成实景三维模型。
3无人机倾斜摄影测量在工程中的应用
3.1方案设计
针对不同的任务要求及测区实际情况选择合适的航空倾斜摄影设备，推荐采用无人机航摄系统为:大疆M600Pro多旋翼无人机挂载自主改装五镜头倾斜相机。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据测区范围、任务目标和测区地形、气候、空域及相关规范、产品规格、技术指标等情况设计作业实施技术方案，确定地面分辨率、飞行质量、航摄分区、航飞路线、航摄时间、摄影质量控制措施、航摄成果的检查、安全生产和风险规避等。
3.2基于Smart3D的倾斜建模
Smart3D是Bentley公司的一款倾斜建模软件,它的特点是能够基于数字影像照片全自动生成高分辨率真实三维模型。照片可以来自数码相机、手机、无人机载相机或航空倾斜摄影仪等各种设备。适应的建模对象尺寸从近景对象到中小型场所到街道到整个城市。基于Smart3D生成的模型用户可以分析、掌握现有条件,进行风险管理,安防管理,监督建筑、施工项目,以及通过模拟培训地面工作人员等,从而可以优化决策,降低风险,减少成本,其构建模型可达到毫米级精度。目前Smart3D软件已在全国上百家工业及科研单位得到了广泛应用。
3.3矿山测量
通过立体三维采集,比平面图能更真实地反映出陡坎、斜坡、深坑等特殊地貌。在当前环境保护的大趋势下,三维模型能更精确地表达出矿山、矿坑的现状,应用于矿山的整治与修复甚至开发利用。漳州市测绘设计研究院采用倾斜摄影测量技术,对漳州台商投资区金山矿坑项目,进行了现状地形地貌采集工作。因为该废弃矿坑其最低点已深入地下一百多米,且矿坑边缘多为接近垂直形态的陡坡,所以作业人员难以直接进入坑底。同时,传统的地形图的表达方式并不能直观体现其在纵面上的变化,为矿坑的后续改造利用带来了困难。采用无人机倾斜摄影测量,对坑壁、坑底等特殊地貌进行数据采集,建立三维模型,直接展示了该矿坑的真实地貌,为矿坑的后续整治及是否可开发利用提供了决策依据。
3.3三维数字城市建模
首先，构建物体的三维模型，可以直观、平面、真实、清晰地反映数字城市的具体情况；其次，能够基于二维数据进行重构，将三维视场完美地融入到城市的地理信息建设中；并且，该技术能够有效提高数字城市的数据维护效率，加强用户的体验感，为城市的发展提供便利。近年来，随着城市建设的快速发展，许多外观造型复杂及测量精度要求较高的高层建筑物应运而生，建筑物的外形趋向复杂化。如果说简单的建筑物是一个多面体，那么复杂的建筑物就是多个多面体的组合。面对复杂的建筑物，设计者需要建立多个多面体模块组成的建筑物模型，并运用影像密集匹配技术，产生基于真实影像超高密度点云的实景数字表面模型数据。
3.4外部处理工作
无人机航测技术的外部工作包括设置工程控制点、规划航测路线、进行工程航测测量。在设置工程控制点时，如果利用传统测量技术测量地势复杂的甲工程会有误差，因此，用无人机航测技术设置工程控制点，每260m设一个点，控制点数量由工程规模决定。在规划航测路线时应根据工程规模与地势、无人机飞行高度和环境对无人机航测路线进行科学合理的规划，航测过程还应注意无人机的飞行速度与高度、画面是否清晰，在无人机飞控系统中提前录入规划好的航测航线，保证无人机航测环境足够安全与广阔，提高无人机航测数据的质量。最后进行工程测量，得到最为真实有效的工程数据。
结语
总而言之，工程测量工作具有一定的难度，想要同时保证测量准确度和效率，引入无人机测绘技术十分重要。工作人员可利用无人机测绘技术的诸多优势，结合实际测量需求，制订行之有效的测定方案，从而使工程测量的质量得到质的飞跃。
参考文献
[1]张启万.论无人机航测技术在工程测量中的应用[J].居舍，2019(20):192.
[2]朱萍.无人机航测技术在矿山工程测量中的应用[J].世界有色金属，2019(04):241-242.
[3]李涛.论无人机航测技术在工程测量中的应用[J].山东工业技术，2019(07):103.
论文作者:蔡强
论文发表刊物:《城镇建设》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
标签：无人机论文; 测量论文; 技术论文; 模型论文; 工程论文; 矿坑论文; 建模论文; 《城镇建设》2020年3期论文;