無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用

尹寶田

摘要：隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在建設(shè)數(shù)字化城市得到了廣泛的應(yīng)用。隨著科技的不斷發(fā)展，無人機(jī)傾斜攝影測量在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并促進(jìn)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，如智慧城市、城市規(guī)劃、國土資源等方面。文章在探討了無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用前提后，對(duì)于無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；傾斜攝影技術(shù)；應(yīng)用

一、導(dǎo)言

21世紀(jì)的現(xiàn)代社會(huì)，無論人們的日常生活，還是各行各業(yè)的發(fā)展，都受到了科技發(fā)展的深刻影響，產(chǎn)生了重大而深遠(yuǎn)的變化，其中傾斜攝影測量就是隨著科技發(fā)展而產(chǎn)生的一項(xiàng)重要科技。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和先進(jìn)的高精度定位定姿技術(shù)的發(fā)展，傾斜影像快速高精度建模和模型后期測繪應(yīng)用也帶來跨越式發(fā)展，尤其在基礎(chǔ)測繪、土地資源調(diào)查監(jiān)測、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測、數(shù)字城市建設(shè)和應(yīng)急救災(zāi)測繪數(shù)據(jù)獲取等方面具有廣闊市場前景，甚至?xí)谶@些方面顛覆測繪傳統(tǒng)的作業(yè)方式。

二、概述

（一）傾斜攝影測量與傳統(tǒng)攝影測量的區(qū)別

傾斜攝影測量是通過獲取研究區(qū)域各攝站點(diǎn)含垂直、前視、后視、左視、右視5個(gè)方向的影像，生成三維實(shí)景模型來研究被攝區(qū)域地物的平面位置、大小、性質(zhì)、形狀、側(cè)面、立面、縱橫斷面、地形起伏及場景模擬等特征的高新技術(shù)方法。而傳統(tǒng)的攝影測量主要是通過獲取研究區(qū)域各攝站點(diǎn)的中心投影影像生成正射影像來研究被攝地物的平面位置、大小、形狀和性質(zhì)。傳統(tǒng)的攝影測量主要用于生產(chǎn)正射影像、測制各種比例尺地形圖；而傾斜攝影測量除了可以生產(chǎn)正射影像、測制各種比例尺地形圖，還能生產(chǎn)三維實(shí)景模型，測量地物的側(cè)立面和縱橫斷面，進(jìn)行三維場景模擬等，360°無死角地對(duì)地物進(jìn)行研究，極大地?cái)U(kuò)展了攝影測量的應(yīng)用。

（二）傾斜攝影的特點(diǎn)

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)不僅能夠真實(shí)的反映地物情況，無需大量耗費(fèi)人力物力，而且可通過先進(jìn)的定位技術(shù)嵌入精確的地理信息，拾取更豐富的影像數(shù)據(jù)信息。無人機(jī)傾斜攝影能相對(duì)于正射影像反映所測地域周邊的真實(shí)情況還能多個(gè)角度觀察地物，能更加真實(shí)的反映地物的實(shí)際情況，極大彌補(bǔ)了正射影像應(yīng)用的不足。無人機(jī)傾斜攝影可實(shí)現(xiàn)單張影像測量通過配套軟件的應(yīng)用，可直接基于成果影像進(jìn)行包括長度、高度、面積等的測量，擴(kuò)展了傾斜攝影在行業(yè)中的應(yīng)用。無人機(jī)傾斜攝影在地形側(cè)面紋理中可采集針對(duì)各種三維建模的應(yīng)用，利用航空攝影大規(guī)模成體的特點(diǎn)，加上從傾斜攝影批量提取及貼紋理的方式，能夠有效降低地形三維建模的成本。

三、無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用

（一）三維模型生產(chǎn)

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用前需要相應(yīng)的三維模型生產(chǎn)。工作人員在三維模型生產(chǎn)的過程中應(yīng)當(dāng)在將影像經(jīng)過預(yù)處理后就無縫的進(jìn)行三維模型的生產(chǎn)。在這一過程中基于傾斜攝影所得影像數(shù)據(jù)的利用方式能夠?qū)⑺玫降娜S模型分為兩種方式：第一種是通過單獨(dú)利用傾斜像片作為紋理來生產(chǎn)三維模型并且通過利用相關(guān)軟件獲得的三維模型；第二種則是通過基于傾斜攝影生成三維模型測繪地形圖的流程基于無人機(jī)傾斜攝影生成三維模型測繪地形圖。其主要表現(xiàn)模式為主任務(wù)下達(dá)與申請(qǐng)空域、外業(yè)航飛數(shù)據(jù)采集、像控點(diǎn)布設(shè)與量測、內(nèi)業(yè)空中三角測量等方面的工作。

（二）2POS數(shù)據(jù)計(jì)算

由于無人機(jī)傾斜攝影獲取的影像數(shù)據(jù)，速度快、效率高，但無人飛機(jī)的體積小，重量輕姿態(tài)穩(wěn)定性方面不如傳統(tǒng)的大飛機(jī)航測。因八旋翼型無人飛機(jī)在飛行中伴隨自駕儀對(duì)其姿態(tài)的不斷調(diào)整，可能會(huì)產(chǎn)生較大的旋偏角，還可能導(dǎo)致影像畸變較為嚴(yán)重。首先要將POS數(shù)據(jù)格式做一定的修改，讓其能順利導(dǎo)入軟件PhotoScan當(dāng)中去。先在“工具”中打開“相機(jī)校準(zhǔn)”然后對(duì)其相機(jī)的精度進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)節(jié)與修正。像主點(diǎn)坐標(biāo)、像元尺寸大小、相機(jī)焦距等參數(shù)的輸入。像素尺寸=像元尺寸大小×4000mm，然后輸入焦距長度。無人機(jī)畸變校正參數(shù)是：像元尺寸大小為1.58un，焦距長度為3.61mm，輸入之后，像主點(diǎn)偏移量就會(huì)自動(dòng)改正。影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)存放的路徑不要出現(xiàn)中文。原始數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)路徑和成果數(shù)據(jù)最好不要存放在一個(gè)數(shù)據(jù)盤，可能會(huì)影響數(shù)據(jù)處理的速度。

（三）數(shù)據(jù)預(yù)先處理

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用前應(yīng)當(dāng)做好數(shù)據(jù)的預(yù)先處理。工作人員在數(shù)據(jù)預(yù)先處理的過程中首先應(yīng)當(dāng)在得到航飛數(shù)據(jù)后細(xì)致的檢查影像和是否一一對(duì)應(yīng)，然后以此為基礎(chǔ)來檢查影像的質(zhì)量是否存在問題或者是是否清晰以及有無大范圍模圖；其次，工作人員在數(shù)據(jù)預(yù)先處理的過程中還應(yīng)當(dāng)通過模型編輯的方式來檢查生產(chǎn)地形圖的合格以及存在精度檢查模糊遮擋的現(xiàn)象。與此同時(shí)，工作人員在數(shù)據(jù)預(yù)先處理的過程中還應(yīng)當(dāng)避免因?yàn)楣饩€反差和強(qiáng)度差異來影響到三維建模的精度和效果。

（四）數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波

數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波它是一種常用于圖像處理的算法。它主要將點(diǎn)云數(shù)據(jù)按圖像二維格式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其原理通過膨脹與腐蝕進(jìn)行不同組合，得到開閉運(yùn)算。而開運(yùn)算是指將圖像先做腐蝕然后再做膨脹處理。閉運(yùn)算先做膨脹然后做腐蝕處理。最后，通過對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分別進(jìn)行腐蝕、膨脹處理可以得到窗口小而高程值最大。

（五）其他應(yīng)用

利用無人機(jī)傾斜攝影快速生成的三維模型，可以友好對(duì)接多個(gè)第三方平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用，例如實(shí)時(shí)三維平臺(tái)視頻監(jiān)控、地下管線三維管理、真實(shí)三維直觀淹沒分析用于城市低洼地區(qū)管理、空間可視域分析主要用于安保工作、基于傾斜攝影真實(shí)的地形剖面分析等，目前也隨著無人機(jī)傾斜攝影的低成本、高效率而逐漸得到廣泛應(yīng)用。

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的誕生，正在逐漸顛覆傳統(tǒng)測繪的作業(yè)方式，該技術(shù)通過無人機(jī)低空搭載先進(jìn)的定位設(shè)備和多鏡頭攝影技術(shù)獲取高清晰立體影像數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)嵌入精確的地理信息，獲取更豐富的影像信息，后期可快速自動(dòng)生成三維地理信息模型，快速實(shí)現(xiàn)地理信息的獲取。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以及國內(nèi)外的軟、硬件廠商的開發(fā)應(yīng)用，無人機(jī)傾斜攝影及其后期應(yīng)用由于其效率高、成本低、數(shù)據(jù)精確、操作靈活等特點(diǎn)，將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

結(jié)束語

綜上所述，隨著無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用得到廣泛深化，本文基于無人機(jī)傾斜攝測量技術(shù)克服了傳統(tǒng)的三維建模方法，它影通過獲得影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)進(jìn)行空中三角測量，再利用匹配點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立三角格網(wǎng)絡(luò)模型從而構(gòu)成新的三維建模。此三維建模具有測量范圍廣、成本低，耗時(shí)短、成圖精度高且速度快等優(yōu)勢，對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化城市的發(fā)展有重要意義。

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