关键词：倾斜摄影；无人机；实景三维模型
引言
近年来，随着航空摄影测量技术的高速发展，尤其是无人机倾斜摄影技术的迭代和更新，快速、高效地获得客观、丰富的地面数据信息。该技术改善了传统摄影测量只能获取地面要素的高度或顶部纹理信息，且易受云层和天气十扰的不足，通过低空无人机搭载多台传感器从一个垂直、多个倾斜等不同角度进行同步影像采集，可获得高分辨率、大视场角、更详尽的地物、地貌信息。在采集影像的同时，机载传感器自动记录航高、航速、重叠度、姿态和位置等信息，使影像数据真实地反应地物、地貌情况。
1无人机倾斜摄影测量技术
无人机倾斜摄影技术，其实就是通过在无人机平台上实现多个航摄相机搭载，然后按照固定航线从垂直、前、后、左、右等不同倾斜角度完成测区影像采集的测量技术。采用该技术，能够使地面物体情况得到准确反映，并且实现物体纹理信息的高精度获取。配合采用先进定位、融合、建模等技术，能够实现真实三维模型的生成。按照技术应用流程，需要通过拍摄航片、pos信息和传感器参数完成影像数据采集，实现外业像片控制测量。在此基础上，需要进行内业数据处理，加强控制点影像关联，通过空三运算实现成果输出，最终完成三维实景模型和DEM模型的建立。因此应用倾斜摄影技术，能够满足测绘区域的测量要求。
倾斜摄影测量技术主要包括倾斜摄影的数据获取和处理两方面，是摄影测量技术的升级版。该技术在数据采集时通过4个倾角为45°的摄影机和1个垂直摄影机获取影像数据，并与GPS接收机和高精度惯性测量单元（inertial measurement unit，IMU）高度集成，同步记录航速、航高、旁向重叠和航向重叠、坐标等参数。在数据处理中，通过系统中集成定位、定姿设备和进行空中三角测量，获得每个图像提供的姿态位置信息。
此外，倾斜摄影测量技术有4个特点：数据获取简单，受外界环境影响较少；能获得多个视点影像，影像效果真实；数据量小，易于网络发布实现共享应用；影像分辨率高，能够清晰显示建筑物纹理以及地物遮挡现象较少。鉴于这些特性，倾斜摄影测量技术通常包括图像预处理、区域网联合平差、多视影像匹配、数字地表模型（digital surface model，DSM）生成、真正射影像纠正、三维建模等关键内容等。
2无人机倾斜摄影测量总体流程
倾斜摄影技术主要是从多方位全面地获取地物信息，通过实时测量使工作人员熟悉和掌握地物的完整信息。获取倾斜摄影数据是通过不同种类的飞行器和相机完成不同空间的信息采集，同时，根据比例尺和分辨率的要求，进行相应的影像采集。
2.1无人机选择
在进行倾斜摄影前，需要选择符合摄影要求的无人机。照片的数量和影像的质量是决定倾斜摄影三维模型的2个因素，其中，照片的数量体现了对同一区域的覆盖度；影像的质量主要指目标物影像的分辨率和清晰度。为了获得高质量的建模效果，倾斜摄影的分辨率需要达到一定数值，一般地区摄影影像是选择5～6cm的像素分辨率，建筑区的则需要达到2～3cm的像素分辨率，同时，照片的平均覆盖度要达到重叠30°以上。
2.2倾斜摄影相机
固定式五镜头相机是市场上比较常见的倾斜摄影相机，是无人机倾斜摄影中不可缺少的仪器。在多次实际应用中发现，照片数量和相邻航线飞行的间隔时间对建模效果存在一定的影响，为了获得更理想的建模效果，可采用双镜头摆动式倾斜摄影系统，同时该系统还具有成本低、质量轻、操作简便等优点，因此，双相机、三相位摆动结构的倾斜摄影系统具有较高的性价比，适用于多旋翼无人机倾斜摄影。
2.3航线设计
航线设计会直接影响无人机的飞行质量和倾斜摄影的质量，进而影响三维模型的质量，因此，需要对无人机的航线进行科学合理的设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如使用双相机和固定翼无人机在5cm分辨率的地区进行倾斜摄影，航线设计需要满足以下几个要求：（1）航摄分区几何形状尽量设计为矩形航摄分区，航线敷设应沿着矩形区域的长边和短边方向分别进行，并且要求实际飞行范围比任务范围大，分区内地形高差要小于航高的1/2；（2）航线数量，该数量要求为双数且要多于6条；（3）重叠度，其中航向重叠度要高于于75%，旁向重叠度不低于40%。
如果是多旋翼无人机和双镜头摆动式倾斜摄影系统在2cm分辨率的建筑区进行倾斜摄影，航线设计需要满足以下几个要求：（1）航摄分区几何形状，尽量设计为矩形的航摄分区，在敷设航线时应沿着矩形区域的长边方向进行，并且要求实际的飞行范围要比任务范围大，分区内地形高差要小于航高的1/2；（2）航线数量，该数量要求为双数且要多于6条；（3）要求相对平均航高为100m，最小相对航高应高于摄区内容其他构筑物100m以上；（4）重叠度，其中航向重叠度要不低于75%，旁向重叠度不低于40%。
2.4飞行作业
完成航线设计及其他准备工作后，要进行飞行作业。为了保障飞行作业的有效性和可靠性，要求每个航摄分区的航摄设计统一。另外，在实际航测过程中，要配置便携式发电机现场充电或配备足够的电池，为飞行作业顺利完成提供保障；无人机的起降场所尽量靠近摄区，以在一定程度上减少飞行距离；同时要做好作业小组人员数量的安排工作。
2.5成果精度分析
就成果精度而言，相对航高对模型的精度影响较大，呈现的规律为：相对航高越大，影像分辨率越低，模型精度也越低。例如，5cm分辨率的影像，一般三维模型的建模精度为15～20cm；2cm分辨率的影像，一般三维模型建模的精度在5～10cm。同时重叠率对精度也有一定的影响，航向重叠率越小，影像拍摄间距越大，重叠率降低，采集的影像越稀疏，模型精度越差，因此，要选择则合适的航拍重叠率，以保障模型的精度。
3无人机倾斜摄影测量技术的应用与发展前景
3.1在绘测地形图中的应用
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。时代的进步推动了现代化城市的数字化信息发展，与此同时，其对地理空间的信息精准度要求也不断提高。无人机倾斜摄影测量在各行业各领域工程的地形测量中构建了全新的三维地形测量体系，开发出了一种全新的测量技术。通过三维建模软件，可以将无人机倾斜测量获得的数据进行输入、整合和构建，最终形成直观、清晰的三维模型。该模型能够反映地物的外观、坐标等属性，满足人们对三维信息的需求，同时还能保障测绘的精度，为后续建设打下坚实的基础。凭借其灵活性与机动性，其在获取数据方面上不但能确保精准度，还能够降低人力成本，在满足地形图绘测的同时还能够推进城市数字化进程。
3.2在地质灾害调查中的应用
无人机倾斜摄影测量技术应用在我国地质灾害调查中发挥着明显的作用，它能够迅速且真实地反映受灾区域的具体情况，如受灾规模、大小、程度等状况，帮助救援方充分了解当地受灾情况并制定合理计划有效开展救援工作，并为灾后重修工作提供必要的支持系统。
3.3在电力系统中的应用
电力系统的有效运行能够保障我国经济的平稳发展，为了促进与推动我国电力发展进程稳固前进，选择将无人机倾斜摄影测量技术投入到电力系统规划中是一个很不错的选择。无人机倾斜摄影测量技术通过对电力线路路密集区域全方位的有效获取，建立一个符合电路体系的三维实景模型并进行分析，为电力系统的有效运行提供正确合适的规划支持。
3.4在桥梁工程施工中的应用
在桥梁施工过程中使用无人机倾斜摄影测量技术能有效避免桥梁施工工程复杂与环境的难测性等因素对施工造成的困扰。它不仅能够迅速探测出桥墩地下与周围水域等施工人员不便于探测区域的真实情况，为施工人员提供必要的技术支撑与，帮助施工人员制定可行的施工方案，还能够降低施工成本，推动桥梁施工工程的进程。
4结束语
时代在进步，科技在发展，为了给各行业领域的生产计划提高必要的技术支持，倾斜摄影测量这一项高新技术随之出现。无人机倾斜摄影测量技术在多方面已突破了传统的倾斜摄影测量技术，并不断在此基础上创新与发展，通过对被测对象的多方面多角度进行探测并生成三维实景模型进行分析，让测量结果具备全面性与系统性，对我国各个领域与行业都产生了深远而深刻的影响且有远大的发展前景。
参考文献
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论文作者:莫超达
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; 测量论文; 技术论文; 影像论文; 模型论文; 航线论文; 建模论文; 《城镇建设》2019年21期论文;