刘玉柱
沛县规划测绘队 221600
摘要：我国科学技术的发展为无人机摄影技术提供了技术基础，近几年来，在无人机倾斜测量技术在国内各个行业领域中得到了广泛的应用，尤其是在大比例地形测绘中，无人机倾斜测量技术发挥着较为重要的作用，那么在大比例尺地形的测绘中，无人机倾斜测量技术的应用优势、实景三维模型数据的利用以及空间数据获取等方面的信息，成为了当前城市建设者以及无人机倾斜测量技术操作人员较为重视的几项内容。
关键词：无人机；倾斜测量技术；大比例尺地形；测绘；应用分析
引言
倾斜摄影技术的应用与发展在某种程度上是顺应国内的社会发展、科技水平提高而出现的一种新兴基础，目前四轴旋翼无人机摄影系统的应用极为广泛，尤其是在大比例尺地形的测绘中，为了实现地形测绘结果的真实性，无人机倾斜测量技术受到了业界的广泛重视。笔者在本文将四轴旋翼无人机摄影系统、以及倾斜测量技术作为基础，分析在大比例尺地形测绘中摄影系统以及倾斜测量技术的应用，并从系统、系统应用、技术流程、以及精度评价等方面占来深入分析，希望能够为业界的工作人员提供有利的应用参考。
一、无人机倾斜测量技术概述
首先无人机是在科学技术发展下所产生的一种新型的摄影平台，在应用的过程中、灵活可动、便捷易携等是无人机的显著特点，近几年来无人机被低空航拍领域广泛应用。而利用垂直、倾斜等不同的角度实现真实地物的快速还原为无人机倾斜摄影技术的主要流程，无人机摄影系统的构成就是在四轴旋翼无人机上平台上搭载传感器，并配置两个镜头或者五个镜头，从而达到对目标的测绘和拍摄。在对获取的影像图片进行处理的过程中三维建模软件的应用发挥着较为重要的作用，目前我国的摄影测量技术发展成果极为理想，例如在多张图片上能够查找到同一个地物，相应的工作人员就可以利用三维建模软件实现真实地物的还原。
二、无人机倾斜摄影技术流程
在大比例尺地形的测绘中无人机倾斜摄影技术应用的主要包含数据获取、像控测量、三维模型实景的制作以及大比例尺地形图的绘制等内容，此外还包括了外业补测和调绘等方面的内容。其中在倾斜摄影数据采集的过程中数据采集的质量在一定程度上取决于无人机平台，近几年来我国国内无人机的种类较多，而倾斜摄影技术对无人机的飞行质量以及无人机的各项性能的要求较高，而且在实际的摄影和测绘过程中还要考虑作业速度、续航时间以及无人机的抗风能力等方面，经过众多的实践验证，多旋翼无人机的各项性能满足倾斜摄影的需求，相关的技术人员可根据地形规模比例在多旋翼无人机上搭载相应数量的摄影镜头，进行空航控制作业，但是在最近几年随着我国科学技术和摄影技术的发展，目前在固定旋翼无人机上搭载相应的摄影装置也能够达到多旋翼无人机的摄影效果，甚至在固定旋翼无人机上搭载单个摄影镜头也能够实现对地形实景的测绘作业，而且从作业效率的角度上看，固定旋翼无人机与多旋翼无人机的摄影效果极为理想。笔者在本文选用了固定旋翼无人机搭载双摄影镜头的作业方式对大比例尺地形的应用进行了简要的分析。
实际上倾斜相片采集的分辨率、地物信息、以及后期的三维建模精准性在某种程度上受无人机上搭载的摄影装置所影响，所以相应的技术操作人员在应用固定旋翼无人机进行大比例尺地形测绘的过程中应重视摄影相机的选择，使获得的相片分辨率、纹理效果等更为良好，为后期的三维建模提供坚实的相片基础。一般情况下纹理是否清晰受建模效果是否真实所影响，而建模效果受地物信息是否全面、分辨率的高低所影响，由此可见件无人机平台的优化组合是相关技术人员提高作业效率和建模质量的必要条件。
下图为无人机倾斜摄影技术流程图示
三、实验数据
1.待测地区概况
待测地区为某省区的一个住宅小区，经调查得知该小区住宅建设和绿化建设均已完工，且待测小区的面积约为0.6平方千米，该小区主要以高层建筑为主。
2.获取数据信息
在进行该小区测绘之前，为了提高住宅小区建筑物侧面信息的全面性和分辨率，所选择的无人机为固定旋翼无人机搭载双镜头，镜头像素为两千四百万，还搭配了一套大疆无人机单镜头，镜头像素为两千万，实行组合无人机平台作业，集中固定旋翼无人机所搭载的双镜头为前视镜头和右视镜头，所指定的无人机飞行倾斜角度影响数据的计划为往返飞行、住宅小区的四个方向。结合待测地区小区建筑设施的高度，设计无人机组合的低空航拍高度为180米左右，同时设计无人机的影像分辨率约为5厘米左右。规划大疆无人机主要负责采集住宅建筑较为密集的区域，影像分辨率设置在2厘米左右。经过低空航拍获得该住宅小区地面信息为1180张，其中固定旋翼无人机航拍690张地物数据影像，多旋翼型无人机航拍490张地物数据影像。此外相控点的布设对于后期的三维测图精度有着较为直接的影响，所以相应的技术操作人员为保证三维测图的精准度在该小区内布设了9个平高控制点。
下图为无人机航拍线路设计图示
1.数据处理
内业的数据处理流程包含数据信息的准备、信息数据的预先处理以及三维建模生成和测图等一系列步骤，在三维实景建模数据的处理中相应的技术操作人员应用了Context Capture center 软件，对所获取的该小区影像数据进行多个相片密集匹配，在该软件中不同照片中的相同地点能够实现自动匹配，随后将之前所布置好的相控点坐参数以及像控点刺点位置输入到自由网中去，并进行反复的调试，使得出的结果能够满足实际三维建模的需求，最后相应的技术操作人员输出空三结果报告，实现倾斜影像空三结算。
2.软件建模的基本步骤
首先导入影像，将影像数据以及POS数据导入到所应用的软件中；其次就是关联控制点，在软件中导入相应的坐标系和控制点，然后通过参数的反复调整，使相控刺点的位置能够满足三维建模测量精准度的需求进行三空测量；最后进行实景三维模型的重建，结合测绘小区实际情况与计算机的应用，设置适应的瓦片大小并输出三维测图软件支持的一种格式。
3.实景三维模型测图
基于EPS系统平台的二维、三维采集系统 EPS3D Survey进行的该住宅小区实景三维模型测图工作。其中数据转换、加载三维DSM数据、以及三维模型数据信息的绘制和三角网生成等高线为实景三维模型测图的具体步骤。
下图为无人机系统作业流程图
四、精度分析
为了对三维模型绘制地形图的精准度进行验证，利用检查点坐标和三维地形图坐标进行点位中误差、高程中误差求解，从而考察三维模型地形图是否与大比例尺地形图的规范要求相契合。
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论文作者:刘玉柱
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第29期
论文发表时间:2019/8/29
标签：无人机论文; 比例尺论文; 建模论文; 数据论文; 地形论文; 测量论文; 旋翼论文; 《建筑细部》2018年第29期论文;