摘要：倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项新的测量技术。它改变了以往航测遥感影像只能从垂直方向拍摄的局限性，倾斜摄影测量技术通过多台传感器从不同的角度进行数据的采集，快速、高效获取丰富的数据信息，真实地反映地面的客观情况，满足人们对三维信息的需求。目前，倾斜摄影测量技术已经应用于实际的生产实践。
关键词：无人机；倾斜摄影；测量；露天矿山监测；应用；分析
引言：无人机倾斜摄影技术的诞生，开辟了测绘行业的新篇章。采用无人机倾斜摄影测量技术对露天矿山进行监测，可以快速获取高分辨率、高精度、直观的实景三维模型数据，在实景三维模型数据上进行GIS分析，能够精确计算出露天矿山开采量、开采深度、开采范围等重要数据，结合采矿权登记及图件信息进行比对，可以判断露天矿山是否越层、越界、超量开采，对矿产资源开采做到事前、事中、事后监管，增加了的矿产资源监管模式，有效的避免了矿产资源开发利用违法违规行为的发生，更好的保护好矿产资源和环境。
1.倾斜摄影测量概述
1.1倾斜摄影测量技术
通过在同一飞行平台上搭载5台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜五个不同的角度采集影像，拍摄相片时，同时记录航高，航速，航向和旁向重叠，坐标等参数，然后对倾斜影像进行分析和整理。在一个时段，飞机连续拍摄几组影像重叠的照片，同一地物最多能够在3张相片上被找到，这样内业人员可以比较轻松地进行建筑物结构分析，并且能选择最为清晰的一张照片进行纹理制作。向用户提供真实直观的实景信息。影像数据不仅能够真实地反映地物情况，而且可通过先进的定位技术，嵌入地理信息、影像信息，获得更高的用户体验，极大地拓展遥感影像的应用范围。
1.2倾斜摄影技术特点
1.2.1反映地物真实情况并且能对地物进行量测
倾斜摄影测量所获得三维数据可真实地反映地物的外观、位置、高度等属性，增强了三维数据所带来的真实感，弥补了传统人工模型仿真度低的缺点。增强了倾斜摄影技术的应用。
1.2.2高性价比
倾斜摄影测量数据是带有空间位置信息的可量测的影像数据，能同时输出DSM、DOM、DLG等数据成果。可在满足传统航空摄影测量的同时获得更多的数据。同时使用倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够有效地降低城市三维建模成本。
1.2.3高效率
倾斜摄影测量技术借助无人机等飞行载体可以快速采集影像数据，实现全自动化的三维建模。实验数据证明：1-2年的中小城市人工建模工作，借助倾斜摄影测量技术只需3-5个月就可完成。
1.3倾斜摄影测量的关键技术
1.3.1多视影像联合平差
多视影像不仅包含垂直摄影数据，还包括倾斜摄影数据，而部分传统空中三角测量系统无法较好地处理倾斜摄影数据，因此，多视影像联合平差需充分考虑影像间的几何变形和遮挡关系。结合POS系统提供的多视影像外方位元素，采取由粗到精的金字塔匹配策略，在每级影像上进行同名点自动匹配和自由网光束法平差，得到较好的同名点匹配结果。同时，建立连接点和连接线、控制点坐标、GPU/IMU辅助数据的多视影像自检校区域网平差的误差方程，通过联合解算，确保平差结果的精度。
1.3.2多视影像密集匹配
影像匹配是摄影测量的基本问题之一，多视影像具有覆盖范围大，分辨率高等特点。因此，如何在匹配过程中充分考虑冗余信息，快速准确地获取多视影像上的同名点坐标，进而获取地物的三维信息，是多视影像匹配的关键。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于单独使用一种匹配基元或匹配策略往往难以获取建模需要的同名点，因此，近年来随着计算机视觉发展起来的多基元、多视影像匹配，逐渐成为人们研究的焦点。目前，在该领域的研究已取得了很大进展，例如建筑物侧面的自动识别与提取。通过搜索多视影像上的特征，如建筑物边缘、墙面边缘和纹理，来确定建筑物的二维矢量数据集，影像上不同视角的二维特征可以转化为三维特征，在确定墙面时，可以设置若干影响因子并给予一定的权值，将墙面分为不同的类，将建筑的各个墙面进行平面扫描和分割，获取建筑物的侧面结构，再通过对侧面进行重构，提取出建筑物屋顶的高度和轮廓。
1.3.3数字表面模型生成和真正射影像纠正
多视影像密集匹配能得到高精度高分辨率的数字表面模型DSM，充分地表达了地形地物起伏特征，已经成为新一代空间数据基础设施的重要内容。由于多角度倾斜影像之间的尺度差异较大，加上较严重的遮挡和阴影等问题，基于倾斜影像的自动获取DSM存在新的难点。可以首先根据自动空三解算出来的各影像外方位元素，分析与选择合适的影像匹配单元进行特征匹配和逐像素级的密集匹配，引入并行算法，提高计算效率。在获取高密度DSM数据后，进行滤波处理，将不同匹配单元进行融合，形成统一的DSM。多视影像真正射纠正涉及物方连续的数字高程模型DEM和大量离散分布粒度差异很大的地物对象，以及海量的像方多角度影像，具有典型的数据密集和计算密集特点。
2.无人机倾斜摄影测量在露天矿山监测中的应用
2.1开采范围监测
矿区的监测主要集中在露天矿坑的采矿区和是否超过矿区。在无人机倾斜测量中，可以得到高分辨率的真实投影图像（TDOM）数据和高分辨率的三维现实模型数据。在TDOM取得的成果中，可以通过开采露天矿边界线的开采，直接看到项目区域和地形的整个范围，以及采矿权证书矿区的拐点坐标的附件叠加比较，确定是否跨境开采，如果越界，可在软件中对越界部分进行平面量测，量算出越界开采面积等数据，为矿山开采范围监管提供证据，红线区域为采矿许可范围，黄线区域1、2、3处为越界开采范围）。目前，无人机测量平面精度可达厘米级，大大提高了矿区监测精度。
2.2动态储量监测
一是在本文采用三维扫描软件对软件中的垂直三维模型进行了测量，并进行了计算。在三维模型上进行倾斜测量，对矿山开采过程进行动态监测，为露天矿的管理提供直观、准确、及时、有效的数据支持。二是可根据两次无人机倾斜摄影测量得到的露天矿山DEM数据，在GIS软件中，利用网格区域的统计工具来计算不同的参数。对露天矿山动态储量进行监测。无人机倾斜摄影测量得到的DEM精度较高，点云密度较大，反映露天矿开采情况，计算精度较高，满足露天矿山动态储量监测的要求。
总结：倾斜摄影测量可以从多角度观察地物，更加真实的反映地物的实际情况，弥补基于正射影像应用的不足。在倾斜摄影测量的基础上采用了先进的定位技术，嵌入了精确的地理信息，可以直接通过支持软件对图像的高度、长度、面积、体积等进行测量，大大扩展了遥感图像的应用领域，能够有效的解决露天矿山监测中传统测量成本高、周期长，数据采集难度大、不精确等问题。
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论文作者:张帅,尤文瑜,徐勋江
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/19
标签：测量论文; 影像论文; 无人机论文; 数据论文; 地物论文; 矿山论文; 露天论文; 《基层建设》2018年第32期论文;