关键词：无人机；倾斜摄影测绘技术；三维建模；应用价值
引言
随着社会的发展，科技的进步，人们生活水平的提高，对摄影测绘的要求也越来越高，无人机倾斜摄影测绘技术处于科学技术前沿，是顺应时代发展需要必然产生的高新技术[1]，通过对飞行器搭载多传感器，颠覆了传统航拍只能垂直角度拍摄影像的局限，并广泛在各个领域上得以应用和发展，促进了相关领域产业的进步和发展。将该技术运用到城市实景三维建模中可以提高摄影测绘效率，以及提高摄影测绘的精确度，利用无人机独特的优势代替普通航拍摄影测绘，做到载人机或传统拍摄无法做到的工作，对与摄影测绘有关的项目有着极其重要的意义。
一、无人机倾斜摄影测绘技术原理
（一）无人机技术
无人机技术是指无人驾驶飞机技术，利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器技术[2]。中国民用航空局根据无人机的大小、重量或类型进行区分，个人或协会负责管理小型无人机，大型无人机则有民用航空局负责管理。无人机驾驶技术依据它造价低、便携、操作方便、起降方便、远程控制、可高空或低空飞行等优点可以代替有人驾驶机执行危险、有毒害、难抵达、空间小的任务。
（二）倾斜摄影测绘技术原理
倾斜摄影测绘技术的搭建颠覆了传统的航空摄影技术，通过倾斜摄影方式推动了三维建模技术的发展，安装在飞机上的数台传感镜头，同时从倾斜和垂直多个不同角度对参考物进行拍摄，五个传感镜头从前方，后方、右方、左方四个倾斜面和下方一个垂直面，五个角度全方面对参考物进行摄影，进而对建筑物侧面纹理数据采集，同一时段对一个方位连续拍摄照片[3]，通过专业的计算软件对记录的映像进行计算和纠偏，生成城市实景的三维模型。倾斜摄影测绘技术通过采集的实地映像和数据信息可以真实的还原地形面貌。
（三）倾斜摄影测绘技术构建城市实景三维模型的技术流程：
在无人机倾斜摄影测绘技术获得的垂直影像与倾斜影像，通过软件对影像进行几何纠正，将通过不同摄像头拍摄的影像数据和地面控制点数据计算出每张影像的精确方位，进行联合平差，运用多视角倾斜影像密集匹配技术，生成DSM点云，构建TIN模型生成白模，再利用专业软件进行3D纹理映射，完成建立城市实景的三维模型[4]。
二、无人机倾斜摄影测绘技术的主要特征
无人机倾斜摄影测绘技术可以进行单张摄影测绘，通过相应的软件全自动对影像资料进行分析测量，如参考物长度、高度、角度、面积以及坡度等方面[5]。
无人机倾斜摄影测绘技术可以通过操作无人机对参考建筑物整体进行拍摄，又可以拉近距离对局部细节进行拍摄，既可以将真实完整的参考建筑物外观体现出来，又可以对参考建筑物局部细节拍摄并测量出来，多角度倾斜摄影具有灵活性和真实性，细节处理和整体体现都不错，可以满足软件处理的需要，又可以给操作者直观的感受，在适用性上和使用体验方面都有不错的发挥。
无人机倾斜摄影测绘技术可采集参考物的数据信息，通过倾斜摄影采集建筑物侧面纹理[6]，将批量采集的资料利用倾斜摄影测绘技术大规模成图，降低城市实景三维建模的成本，提高。
三、无人机倾斜摄影测绘技术的与传统航空垂直摄影测绘技术对比
（一）有较好的精确性
无人机倾斜摄影测绘技术对地面参考物进行测量时，因其可以飞到一定高度观察，从空中直观的显示参考物的整体外形，将重要的数据直接体现出来，与传统人工测绘相比，有较为强的真实感。同时小型无人机可以贴近地面低空飞行，受空气阻力和环境影响比较小，可以搭载的高清数码相机进行摄像，因此利用无人机倾斜摄影测绘技术设计时，仿真度更高，精确性更好。
（二）有较低的成本
利用传统方法在城市实景三维建模，工作中要多次利用测绘工具进行测量，通过多次测量以保证数据的准确性，在经过对测量结果的校对和对测量数据依据实际情况进行修改，以保证在测绘中不能出现任何问题，若在测绘中任何一项出现纰漏或差错，都影响后续工作的有效性，环环相扣导致浪费了大量的人力、物力以及财力，得不偿失。若传统测绘人员没有长时间的测绘经验，其测量、验证和校正不合理会导致测量结果的不确定性，无形给城市实景三维建模带来了技术隐患。而利用无人机倾斜摄影测绘技术就可以避免这些问题，通过对无人机的操作可以完成空间测绘[7]，多次测量的成本较低，从整体到局部，再从局部到整体分别多次观察，可以获得传统建模方式无法获得的数据，为后续工作奠定数据基础。所以无人机倾斜摄影测绘技术有低成本，高性价比的优点。
（三）有较高的效率
如上所述，通过无人机进行多次测绘所需的代价较低，在测量、验证和校正测绘数据时可以更高效率的完成工作，降低建模周期，给其他配套工作留出时间空余，以保证项目的配套进行，大大提高了项目的可控性和效率。无人机倾斜摄影测绘技术属于新型测绘技术，操作人员可以在模拟场景进行对无人机的操作进行学习，比传统测绘方式更容易入手，在专业培养上也有更高的效率。
三、无人机倾斜摄影测绘的准备工作
（一）选择合适的无人机
构建城市实景三维模型，决定最终模型质量的因素主要有两个，一是通过增加照片数量达到拍摄区域的照片覆盖度；二是提升照片质量，通过使用分辨率较高的拍摄设备提高照片清晰度。经过多次建模得出的实际经验，需提供高精度的三维模型才能获得完整清晰的城市实景[8]。所以在无人机选择上尤为重要，当拍摄建筑物时应选择多选翼无人机，而对公路公园河流拍摄时应该选择小型电动垂直起降固定翼无人机。
（二）规划合理飞行器飞行路线
无人机倾斜摄影测绘和普通拍摄不同，远程操作给工作带来的难度是普通拍照摄影无法体会的，无人机倾斜测绘时，飞行器要匀速行驶保证平稳性，，既要求拍摄设备有快速聚焦的能力，又对操作员拍摄水平有一定要求，为了避免在飞行会出现的紧急状况，提前规划飞行路线是必要的。根据国家规定的无人机航拍区域内，合理的规划飞行路线[9]，并选择合适的天气进行拍摄，当遇到气流时会影响飞行速度和飞行器的稳定性，操作员需要及时调整并因气流影响的拍摄区域进行多次取样，灵活应变，在飞行器飞行过程中保证匀速行驶避免加速导致采集的样张模糊。建模中要根据规范保证采样照片的重叠率，在进行无人机操作时同时采集样张，一心多用会导致采集的数据不全面，质量不够，所以必须在工作前进行路线规划，为拍摄工作提供便利。
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（三）航拍工作的准备
在航拍工作中，进行分区拍摄，每次起飞前都要进行路线规划，会导致不同区域重新起飞时，会对其中的交叉区域进行重复性拍摄，要充分做好准备工作将重复拍摄的路线取消，提高工作效率，若外出执行拍摄任务要检查充电设备是否充足，并依据拍摄任务的实际情况，配置汽车，备用无人机和需要的人手，做好飞行作业的提前工作让航拍任务顺利完成。
四、无人机倾斜摄影测绘的数据处理
（一）飞行数据处理
确保采集数据的真实性和完整性，飞行数据处理之前应对其进行检查校对，将每个传感镜头记录的数据分别保存在各自命名的文件夹当中，以确保每个文件夹的影像数量是一致的，当发现某个文件夹数量缺失，及时对缺少的影像资料进行补充，并检查飞行器飞行方向与影像方向，若不符合标准同样需要再次进行摄影，为后续工作打下良好基础。
（二）城市实景三维建模
本文介绍无人机倾斜摄影测绘技术，其最终目的是为了实现城市实景的三维建模，建模的效果越好，对后期使用所体现的功能性越强，其完成三维建模是该技术的核心内容。在飞行器倾斜摄影测绘后，而获得的测绘区域实际影像资料。当光线、障碍物等因素影响了拍摄过程，造成拍摄的影像资料会在色彩饱和度上和亮度上与实际情况有所差异，所以在拍摄后要同步进行数据处理，通过校验场对POS系统进行校验和数据演算，利用POS数据、影像数据和地面控制点数据计算出每张影像的精确方位，进行联合平差，运用多视角倾斜影像密集匹配技术，生成DSM点云，构建TIN模型生成白模，飞行器五个方向传感镜头对建筑物侧面采集的纹理数据，再运用专门的建模软件进行统一化处理，初步生成一个城市三维模型图。其中要用到三维建模软件，常用的有AutoCAD、3DS max、Smart3DCapture、Google Sketchup、Zbrush等[10]。
五、无人机倾斜摄影测绘技术在城市实景三维建模中的应用价值
（一）虚拟现实的方式体验城市的建筑景观
运用无人机倾斜摄影测绘的可以虚拟建造城市的景观和建筑，打造一个较有还原性的三维城市，人们可以借助网络和软件对城市进行虚拟观赏，通过建造的虚拟城市，人们可以虚拟漫游于城市中，在身临其境的环境下对旅游进行规划，技能增添人们对城市的了解，又能增加实际旅游的人文体验，对不便出行的人更是提供了高新型的观赏体验。
（二）有利于展开建设智慧型城市的工作
智慧型城市是新时期对城市发展的期望，在万物互联的时代的时代对将每个实际建筑都在虚拟环境中进行信息对应，以往智慧型城市只存在于概念中，三维建模技术不成熟，完成三维建模的时间成本较高，当智慧型城市建设通过使用无人机倾斜摄影测绘技术大大加快了其建设的效率，可以彻底铺开现代化中对智慧城市建设的追求，通过无人机倾斜摄影测绘技术化解对以往建模成本和时间的问题，快速提取城市中建筑物和景观的信息数据[11]，继而形成更符合真实城市的三维模型影像，为后续万物互联，对城市数字化、智慧化的工作提供基础保障。同时，无人机倾斜摄影测绘的可以实时定向的对目标进行搜索，符合城市智慧化中定向化的建设要求，迈出了智慧型城市建设的重要步伐。
（三）无人机倾斜摄影测绘技术可以优化CAD建模遇到的问题
使用CAD建模软件可以及时显示出无人机拍摄测量区域内的物体形状，为确保测量物数据的科学性提供了工具，通过建模软件掌握各类型物体数据的不同特征，有效的提高了测量数据的真实性，以防后续工作因数据信息不对等造成的问题，影响工作效率。通过使用CAD建模软件可以展开对测量区域的三维模型的建设工作，直接生成实体模型，提高了工作的效率和模型的有效性，降低工作损耗，提高工作效益。使用CAD软件建模同时也有一些缺点，
必须保证数据的精准性，必须有良好的数据处理能力，所以对人工的专业能力、人数、时间和耐心都有一定要求，大量的人力物力堆积才能满足相关工作的展开，以保证CAD软件建模得以正常发挥，如果配套照片的分别率和数量不足，则CAD建模软件的优势难以发挥，此时无人机倾斜摄影测绘技术就有效的解决了上述问题，通过多倾斜角度对测量区域进行拍摄和单张量测技术，既可以完成对多类型数据的检索，又可以完成对设备的处理，实现更多选择的三维建模效果。利用无人机倾斜摄影测绘技术明显解决了传统拍摄测绘技术只能垂直拍摄，导致出现测量不到位的弊端，提高了对环境的适应程度，摄像工作更加灵活，可以达到获取高精度的图像，为三维建模工作打好坚实基础。
（四）无人机倾斜摄影测绘技术在城市建设方面的应用
电力作为城市发展的重要清洁能源，人们对电的需求也之增加，在城市电力工程方面，无人机倾斜摄影测绘技术可以在短时间内快速进行关于电力线路走廊的三维建模设计工作，及时将电路中的地形地貌信息提取出来，将提取出来的信息跟设计的线路进行对比，筛选掉电力路线建设中可能出现问题的方案，避开林区河流等较难施工，选择更符合实际情况的设计方案，完成电力线路设计最优解。当然，无人机倾斜摄影测绘技术的帮助下，因其方便操作的特点，随时都可以对拍摄的地图重新检查，每当地形地貌出现的变化，都可以及时更新地图信息，提高信息的实时性[12]。在工程竣工的测量问题上可以使用无人机倾斜摄影测绘技术，帮助施工人员更容易的找到建设中设计的纰漏，方便展开对工程的检查工作，解决工程建设中质量检查阶段的任务，通过使用无人机倾斜摄影测绘技术保证工程顺利竣工。
结束语：
随着无人机倾斜摄影测绘技术的成熟，凭借其超高的性价比在社会发展和城市建设占据一席之地，得到了众多单位对该技术的重视，本文经过对无人机倾斜摄影测绘技术的原理、特征及优点进行了分析，并介绍了城市实景三维建模的技术方案和其对现实中的实际应用，通过与传统航拍摄影进行了对比，将其优越性阐述出来，无人机倾斜摄影测绘技术作为高新技术，现代城市管理人员应当与时俱进接受新鲜事物，将其在城市建设中灵活运用并发展壮大，该技术的作用不仅限于文中介绍对城市实景三维建模的应用，对其他领域依然有重要的借鉴作用，应当受到管理者相应的重视，对提高经济效益和社会效益都有良好的帮助。
参考文献：
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论文作者:陈迎
论文发表刊物:《城镇建设》2019年21期
论文发表时间:2019/12/16
标签：无人机论文; 建模论文; 技术论文; 城市论文; 实景论文; 数据论文; 工作论文; 《城镇建设》2019年21期论文;