摘要：二维数据由于在空间完整性表达上的局限性使其无法满足社会各部门的应用需求，三维数据以其更加形象、直观的空间表现形式得到了社会各行业的认可。三维模型凭借其直观的视觉效果、精确的位置信息和三维空间分析能力等特点，在许多领域得到广泛推广，成为构建空间数据框架的重要基石。本文对无人机倾斜摄影测量的关键技术及应用领域进行分析，以供参考。
关键词：无人机倾斜摄影测量；技术；应用领域
引言
自我国北斗系统通入更多民用领域以来，推动了动态实时定位技术的发展，促进了无人机技术的快速发展，如无人机倾斜摄影测量等技术。与传统的测绘方法相比，无人机倾斜摄影技术实现了多角度获取测绘区域航空影像、测量周期短、精度高的优势，在各个行业中的应用前景极为广阔。
1无人机倾斜摄影测量技术
倾斜测量技术的内容包括了倾斜摄影数据的获取以及数据处理两个方面，其能够在传统的摄影测量技术的基础上，优于数据获取以及数据处理的功能，也是现代化摄影测量技术的升级，该技术在具体的数据处理中，能够实现多个倾斜角的管理，做好摄影机以及垂直摄影机的影像数据处理和分析，并结合GPS接收机以及高精度惯性测量技术，实现航速、航高、航向重叠以及坐标管理等数据处理，并通过数据集成定位以及多方面做好数据处理和三角测量，最终获得图像的综合化处理技术。针对倾斜摄影测量技术的管理和运行，基层单位也应当注意建筑纹理以及分辨率的处理，并显示建筑物纹理以及地面遮挡的情况，基于此，实现倾斜摄影以及测量管理。此外，倾斜摄影测量技术也包括了图像预处理技术以及多视角影像匹配以及数字地表模型技术，最终真正地实现影像纠正和三维建模的效果。
2无人机倾斜摄影测量技术的优势
无人机倾斜摄影测量技术在矿山测绘中具有明显的优势，主要表现在：①倾斜摄影测量技术实现了多方位、多角度实时动态拍摄的技术目的，实现了测绘区域三维地形信息等的获取，为三维矿山建设奠定了基础；②航空影像数据分辨率高，倾斜测量采用多个五棱镜头，实现了全方位、多角度的航空影像，分辨率更高；③倾斜摄影测量技术实现了多角度、多方位拍摄目的，有效的避免了高大建筑物、树木等遮挡，使得航空影像减少了测量“空白区”。
3无人机倾斜摄影测量基本原理
无人机倾斜摄影技术，是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机上搭载多台摄影仪传感器，同时，从下视、前视、后视、左视、右视，配合惯导系统获取高精度的多视影像信息，并通过专业软件对多视影像信息进行自动空三、密集匹配、DSM生成与TDOM纠正或三维建模等，将用户引入符合人眼视觉的真实直观世界。
4无人机倾斜摄影测量的关键技术
4.1航摄技术参数与数据传输设置
飞控系统采用数据传输存储技术进行输送，主要包括2个方面：（1）传输无人机与航摄传感器的飞行参数，以实现无人机飞行高度、方位、距离、航向、航迹、飞行姿态的测量和实时显示，执行地面操控人员的控制指令；（2）传输无人机获取的影像数据并保存备份，以供后期数据处理与分析利用。
4.2多视影像联合平差
输入多视影像→影像连接点匹配→匹配粗差检测/构建自由网→输入地面控制数据/区域网平差，关键注意3点：（1）SIFT特征提取算法实现尺度空间的建立与特征点定位匹配；（2）结合POS系统提供的多视影像外方位元素，采取DOG金字塔匹配策略，在每级影像上进行同名点自动匹配、构建自由网；（3）建立连接点和连接线、控制点坐标以及POS数据的多视影像自检校区域网平差的误差方程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
5无人机倾斜摄影测量的几个应用领域
人机倾斜摄影测量的几个应用领域包括：1）公共安全。快速建立的三维场景模型，给预案和安保部署、警力分配甚至狙击手位置的分析等提供基础。2）应急救援。通过倾斜快速建模，指挥决策人员迅速得到事故地现场全貌，有助于制定完备的救援计划。3）智慧城管。通过城市模型的定期更新和无人机航飞定期检查违章建筑情况，辅助城市违建管理工作。4）智慧旅游。利用倾斜摄影构建的景区实景三维模型，配合VR等设备获得沉浸式体验。5）城市规划。准确分析城市天际线、日照等指数，辅助决策城市规划工作。快速建立起的三维场景模型，给预案和安保部署、警力分配甚至狙击手位置的分析等提供基础。6）智慧水利。实现水利设施与地形无缝结合，将各类动态信息、复杂关系及时准确地表达出来。
6无人机倾斜摄影测量技术应用
6.1大区域房屋测量中的技术应用
为充分发挥技术优势，满足大区域房屋测量需要，需首先明确技术应用流程，大区域房屋测量的具体流程可细分为五步骤：第一步，需打印相关地形图和卫星影像资料（待飞区域），各架次航飞的起降点需基于影像初步选定；第二步，需围绕高压电塔、建筑、山林进行考察，保证这类物体不会高于设计航高，现场环境考察必须严格落实；第三步，航线的划分需结合航飞参数和范围，以此开展技术设计并上传航摄任务计划，航摄任务逐架次执行的完成即可基于具体规划内容逐步推进；第四步，航飞记录文件与原始航拍影像下载，并对下载的数据完整性进行检查，并合理应用软件完成预处理；第五步，数据处理，测量获得的数据处理需在内业环境中开展，为满足测量需要，还需要进行数据合并处理（多次飞行），具体实践中的坐标导入需以控制点为依据，空三高精度处理的数据处理及点云加密处理均可由此完成，数字表面模型和正射影像也能够在完成数据处理后顺利制作。为顺利建立区域实景三维模型，并随之构建房屋外轮廓边线，需基于软件识别自动实现，通过识别三维实景模型，房屋的层数和结构可由此确定，DLG房产图也能够顺利生成。
6.2无人机倾斜摄影测量的大比例尺地形图测绘
实景三维模型建立，空三加密解算是利用连续有高重叠度的影像建立光学模型和对应ＰＯＳ数据求得各影像高精度的外方位元素。因为倾斜影像中包含垂直视角和倾斜视角的影像，在匹配连接点时会产生大量同名点，所以常规同名点测算法不再适用。利用垂直视角的ＰＯＳ作为其他倾斜视角影像的初始方位元素，根据成像模型和共线方程，计算每个像素的物方坐标，基于多基线多特征匹配技术生成倾斜影像之间的连接点，结合少量像控点通过光束法区域网平差迭代，反复解算后得到满足精度要求的空中三角加密解算结果。空中三角加密解算完成后，即可得到影像姿态和位置的模型。通过观察模型将位置偏差过大的影像剔除，即将偏差的影像删除后重新进行空三加密解算。
结束语
以无人机倾斜摄影影像为数据源，利用Smart3D软件进行矿区三维建模，达到测绘级的精度。从无人机倾斜影像获取、空三直至三维模型输出的全过程分析了无人机倾斜摄影三维建模的精度影响因子;并系统地从空间位置精度、模型精细度、纹理质量等方面对倾斜摄影三维模型的建模精度进行研究分析，并对三维建模提出了优化建议，在一定程度上为高精度无人机倾斜摄影三维建模提供了参考与借鉴。
参考文献
[1]丁波,石若明.消费级无人机倾斜摄影测量三维模型精度评价[J].北京建筑大学学报,2019,35(04):37-42.
[2]曹明.无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用[J].工程建设与设计,2019(24):272-273.
[3]张凯幸,肖磊蕊.无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的应用[J].世界有色金属,2019(20):50+52.
[4]李冬森.无人机倾斜摄影测量技术在城市土地利用动态监管中的应用研究[D].江西理工大学,2018.
[5]曹帅帅.无人机倾斜摄影测量三维建模的应用试验研究[D].昆明理工大学,2017.
论文作者:贺怀鹏
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月5期
论文发表时间:2020/4/30