摘要：随着数字信息化建设的发展，公众对数据的需求发生了一些变化。近两年来，国内斜向摄影事业发展迅速。倾斜摄影技术是近年来在国际测绘领域发展起来的一项高新技术。经营范围涉及国土资源、城市建设、水利、交通、旅游、地质、电力、农牧业等多个领域。它改变了过去航空摄影测量只能用一台相机从垂直角度拍摄地面物体的限制。在同一飞行平台上搭载多个传感器，从不同角度采集图像，如垂直、侧视图、前后视图等。倾斜图像既能反映地物的真实情况，又能采用先进的定位技术嵌入精确的地理信息和丰富的图像信息。无人机倾斜摄影具有精度高、细节多、速度快的优点，减少了测绘人员的日常工作时间和强度，促进测绘效率的显著提高。它在地表地形测绘、三维建模等方面具有非常显著的优势。本文对无人机倾角摄影测量进行了具体阐述，希望能具有一定的参考价值。
关键词：地形测绘；无人机倾斜摄影；测绘技术
一、无人机倾斜摄影概述
1.1 无人机倾斜摄影的概念
倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影象只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。
1.2 倾斜摄影测量与传统摄影测量的区别
倾斜摄影测量是通过获取研究区域各摄站点含垂直、前视、后视、左视、右视5个方向的影像，生成三维实景模型来研究被摄区域地物的平面位置、大小、性质、形状、侧面、立面、纵横断面、地形起伏及场景模拟等特征的高新技术方法。而传统的摄影测量主要是通过获取研究区域各摄站点的中心投影影像生成正射影像来研究被摄地物的平面位置、大小、形状和性质。传统的摄影测量主要用于生产正射影像、测制各种比例尺地形图；而倾斜摄影测量除了可以生产正射影像、测制各种比例尺地形图，还能生产三维实景模型，测量地物的侧立面和纵横断面，进行三维场景模拟等，360°无死角地对地物进行研究，极大地扩展了摄影测量的应用。
二、无人机倾斜摄影技术主要内容
（1）关于无人机倾斜摄影技术：无人机的倾斜摄影主要是通过三维重建，利用单一相机多角度垂直拍摄的基础，利用无人机的倾斜、空中定位形成的组合的多镜头拍摄平台，然后通过多媒体技术进行旋转取像。根据无人机的POS系统或GPS差分系统进行精确定位，将提供的多角度成像处理，形成匹配密集影像、映射纹理生成模型的重要操作，最终形成无人机倾斜摄影的三维重建。
（2）工作原理：无人机倾斜摄影技术是空中飞行的测量技术，它们之间的主要区别是倾斜摄影技术是通过在一架无人机上放置多个摄影镜头进行图像收集，多角度的垂直倾斜拍摄让地理表面信息更加完善。正片的拍摄主要依据无人机的垂直拍摄技术，所谓斜片就是通过形成一定的拍摄角度。
（3）数据信息的获取与处理：根据测图需要提出的航摄要求，向主管部门申请。经批准后，制定航摄计划。根据实地勘察测区的地形特征参照相关的技术规范标准，对测区航线进行合理设计，完成测区范围内倾斜航空影像数据获取工作，基本的要求及技术指标如下：①所获取影像为真彩色数字影像；②平面精度满足相关比例尺地形图的精度要求；③像片的重叠度：航向重叠度75%，旁向重叠度75%；④影像质量：获取的测区像片应影像清晰、反差适中，彩色色调柔和、鲜艳；⑤漏洞补摄：对各种原因获取的不合格航片（航摄漏洞）要及时补飞，漏洞补摄按原设计航迹进行。
（4）无人机倾斜摄影测量技术的应用
1）利用其生产的城市三维实景模型，可建立虚拟景区和虚拟城市景观，实现大范围的三维景观展示和虚拟漫游，使人通过网络终端就能对景区或城市进行网上旅游，并有身临其境的感觉。
2）目前，我国智慧城市建设方兴未艾，而智慧城市建设所需的三维建模质量要求高且数量庞大，传统的三维建模技术已明显不能满足需求。无人机倾斜摄影测量借助无人飞行器为载体，可快速获取城市级倾斜影像，实现城市级高精度三维模型建设，快速搭建相关的二三维地理信息框架，为智慧城市建设发挥无可替代的作用。
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3）电力是我国经济发展的重要保障，为了促进我国电力事业发展，将无人机倾斜摄影测量技术应用在电力规划中，通过无人机倾斜摄影测量，快速建立线路走廊的三维环境，全面准确获取电力线路带状区域地形地物的平面信息、高程信息以及实景状态，通过分析和对比，可选取最适合的方案；还可以利用三维实景模型判断林区分布，让输电工程有效避开林区，更好地实现高压输电线路优化目标。
4）测绘工作中，无人机倾斜摄影测量可以灵活快速地获取项目区影像，完成项正射影像或地形图的生产、更新，可进行竣工测量等。
5）还可为城市规划、国土资源、公安、环保等各行各业提供基于三维虚拟现实的高精度三维地理信息服务。
2.2 野外数据的获取流程
（1）航高确定：数码航空摄影的成图比例尺取决于飞行高度，根据地面分辨率，可按照公式求得获得相应地面分辨率GSD的飞行高度。
（2）航摄时间：航空影像的质量对航摄飞行的时间有一定的要求，航摄时间受天气条件的制约。具体要求如下：①水平能见度≥1500m，垂直能见度≥1000m；②气流相对稳定：每天的正午气流相对较强，对飞行安全不利，同时也对影像质量影像较大；③选择航摄时间：平地要求，太阳高度/（°）>20，阴影倍数/（倍）30，阴影倍数/（倍）20，阴影倍数/（倍）≤1。
（3）航线设计：通常情况下航线应按东西向或南北向直线飞行；特定条件下亦可根据地形走向与专业测绘的需要，按南北向或沿线路、河流、海岸、境界等任意方向飞行。
平行于摄区边界线的首末航线一般敷设在摄区边界线上或者边界外；旁向覆盖超出摄区边界线，一般不少于像幅的30%，确保目标摄区完全覆盖。
（4）像片控制点测量：①测区像片控制点采用网络GPS-RTK技术施测，一般情况下均为平高点；②选用的像片控制点的目标影像应清晰，易于判别和刺点。像片控制点布设应在航向及旁向重叠5～6张像片范围内，控制点要尽量共用。根据测区的地形条件，按区域网布设，区域网的大小一般控制在8航线，12基线，在区域网的四周进行控制点的布设。一般情况下每平方公里1个点，尽量均匀分布；③区域网之间的像片控制点应尽量选择在左、右航线重叠的中间，相邻区域网尽量公用。当测区范围受地形条件限制，有凸凹时，应在凸角处增补控制点。满足精度要求的点位均提供高程和平面坐标，每个测区至少有2个多余观测控制点，作为多余观测评价模型的坐标精度；④相片的定位点的选择上应该尽量于可见的清晰的地物点，控制点的像片精度控制在0.1mm，这些定位点的交角通常选择于呈线状的地物焦点处，并且影像点的大小要小于点状的地物中心，大约为0.2mm，其中刺点目标不能选择交角小于30°的线状地物；⑤像片控制点应选用高程变化小的目标，像片控制点在各张相邻的及具有同名点的像片上均应清晰可见，选择最清晰的一张像片作为刺点片。
2.3 相关数据的预处理
随着倾斜摄影测量技术的不断完善，摄影测量处理软件技术也不断地发展和更新，通过倾斜批量自动建模软件，是基于图形运算单元GPU快速三维模型的构建软件，通过摄影测量原理，对获得的倾斜影像、街景数据、照片等数据进行几何处理、多视匹配、三角网（TIN）构建、自动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。该过程仅依靠简单连续的二维图像，就能还原出最真实的真三维模型，无需人工干预便可以完成海量城市模型的批量处理。通过多节点自动建模软件来完成建模任务，具体流程如下。数据导入：指定数据存放的路径、焦距、像幅等参数，将数据导入软件；自动空三解算：根据图像之间的重叠，自动搜索同名点，进行自动空间三角解算；构建TIN网格：根据空间三角解算、几何处理、多视角匹配等自动构建TIN网格；自动贴图：自动赋予贴图，构建三维模型；模型后处理：通过叠加分类图层，将模型单体化并赋予属性信息，同时创建LOD，进行优化，生成3DML数据格式。
2.4地物、地形的绘制与提取
可以运用无人机倾斜摄影技术来对真三维模型数据进行提取以及后期的相关处理，其中，在地形、地物提取的时候可以从具体特征点入手，利用相关航测软件从三维模型视图当中进行相关数据的提取，形成地物特征点x、y、H坐标数据，从而在文本文件当中进行对应格式的传输，直接导入测绘图软件来进行地物的具体绘制与编辑。
结束语：
讲述了航空倾角摄影技术不仅可以反映地物的真实情况，而且通过采用先进的定位技术，嵌入准确的地理信息，丰富的图像信息，更先进的用户体验，为数字城市的建设提供了一种新的手段，使行业应用更加深入。通过配套软件的应用，可以根据结果图像直接测量高度、长度、面积、角度、坡度等。通过数据信息的嵌入，可以实现更大范围的应用。
参考文献：
[1]杨国东.倾斜摄影测量技术应用及展望 2016
[2]杨慧琴.无人机航测技术在基层测绘工作中的应用分析 2017
论文作者:邓羽理
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/28
标签：无人机论文; 地物论文; 测量论文; 像片论文; 模型论文; 影像论文; 地形论文; 《防护工程》2018年第35期论文;