對(duì)無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)獲取及處理的分析

衣峻

摘 要：在傾斜攝影測(cè)量技術(shù)中應(yīng)用無人機(jī)設(shè)備，能夠有效提升測(cè)量工作的精確度。工作人員能夠利用測(cè)量出來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，從而形成三維實(shí)景模型，為測(cè)量工作提供良好的助力。本文主要分析了無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的相關(guān)概述，并詳細(xì)分析了無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)的獲取以及處理措施。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);傾斜攝影測(cè)量;數(shù)據(jù)獲取

中圖分類號(hào)：P231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）22-0111-02

0 引言

無人機(jī)的使用非常靈活，通過在攝影測(cè)量技術(shù)中應(yīng)用無人機(jī)設(shè)備，能夠讓獲取的信息數(shù)據(jù)質(zhì)量更好、分辨率更高，在傾斜攝影測(cè)量技術(shù)中使用無人機(jī)，能夠有效提升測(cè)量工作數(shù)據(jù)效果。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是在同一臺(tái)攝影機(jī)中打造多臺(tái)不同的傳感器，從不同的攝影角度來得到更加全面的數(shù)據(jù)信息，從而形成三維實(shí)景模型。

1 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)相關(guān)概述

1.1 傳統(tǒng)攝影測(cè)量與傾斜攝影測(cè)量的區(qū)別

在傳統(tǒng)的攝影測(cè)量工作中，通過測(cè)區(qū)當(dāng)中存在的不同攝影站點(diǎn)的中心投影，能夠得出不同的正射影像，這些正射影像的出現(xiàn)可以為大家展示出被攝對(duì)象的平面位置、物體形狀以及大小規(guī)模等信息。一般傳統(tǒng)的攝影測(cè)量技術(shù)主要是用于生產(chǎn)正射影像或者是測(cè)制線劃圖。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了技術(shù)的創(chuàng)新，改變了傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)中通過使用中心投影形成影像，而是能夠通過使用不同的攝影站點(diǎn)，從不同的方位和角度來獲取相關(guān)的影像，從物體的垂直方位、前視方位、后視方位、左視方位和右視方位來獲取相關(guān)的影像，形成了三維實(shí)景模型，不僅了解了攝影地區(qū)的平面位置、形狀以及規(guī)模，還能夠深入的了解被攝地區(qū)立面、側(cè)面、縱橫斷面等信息，讓測(cè)量出來的數(shù)據(jù)更加豐富和多樣化。因此在測(cè)量工作開展過程中傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，除了能夠測(cè)繪地形圖之外，還能夠全方位的幫助工作人員研究被攝地區(qū)，形成三維實(shí)景模型。

1.2 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量與有人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的區(qū)別

有人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，指的是使用能夠承載人的飛行器作為攝影平臺(tái)，開展有效的測(cè)量工作。但是有人機(jī)飛行器設(shè)計(jì)需要申請(qǐng)航線，過程比較復(fù)雜，再加上飛行高度、飛行區(qū)域以及拍攝的時(shí)間都受到了一定的限制，不僅技術(shù)操作非常復(fù)雜，同時(shí)成本消耗也非常高。有人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)需要長時(shí)間的進(jìn)行航飛留空，但是拍攝效果非常穩(wěn)定，拍攝的范圍也十分的廣泛，因此大部分情況下有人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)主要是應(yīng)用于大型的航攝活動(dòng)當(dāng)中。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)主要是使用了無人飛行器當(dāng)做攝影平臺(tái)，無人機(jī)的操作時(shí)效性更強(qiáng)，操作周期也比較短，成本跟有人機(jī)相比更加低廉。雖然無人機(jī)的航攝受限范圍比較小，但是航飛留空的時(shí)間比較短，攝影的規(guī)模相比來說也比較小，因此只適用于小規(guī)模的航攝活動(dòng)當(dāng)中。通過對(duì)比可知，無人機(jī)的傾斜攝影測(cè)量技術(shù)跟有人機(jī)的傾斜攝影測(cè)量技術(shù)互有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，只有把這兩種測(cè)量技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用，才能夠把航拍攝影技術(shù)的作用充分發(fā)揮出來。

2 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量原理、優(yōu)勢(shì)以及意義

2.1 傾斜攝影測(cè)量的原理

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的傾斜攝影測(cè)量采用的是人工測(cè)量，測(cè)量工作較為辛苦，需要的人工也比較多，多個(gè)人到建筑附近進(jìn)行測(cè)量，并記錄在本上，測(cè)量后回到工作單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，整理后模擬建筑模型。此外，測(cè)量人員將數(shù)據(jù)整理后，需要相關(guān)人員的多角度分析，以降低建筑數(shù)據(jù)的誤差，以免出現(xiàn)較大的錯(cuò)誤，從測(cè)量，到數(shù)據(jù)的收集整理，再到數(shù)據(jù)的分析，這一過程工作量比較大，效率低下。隨著新技術(shù)、無人機(jī)的出現(xiàn)，在傾斜攝影測(cè)量過程中采用無人機(jī)鏡頭測(cè)量，其測(cè)量的數(shù)據(jù)越來越準(zhǔn)確，并且節(jié)省了大量的時(shí)間和勞動(dòng)力，最重要的是數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得到了很大的提升，可以作為建筑參考依據(jù)。

2.2 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)優(yōu)勢(shì)

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的傾斜攝影測(cè)量逐漸的被淘汰，無人機(jī)的出現(xiàn)受到了越來越多人的關(guān)注，利用無人機(jī)飛行器進(jìn)行三維模型建模采集影像數(shù)據(jù)的采集，其測(cè)量的數(shù)據(jù)越來越準(zhǔn)確。此外，利用無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量可以更直觀的看到地面的實(shí)際情況、地理信息等，并且無人機(jī)的分辨率相較于傳統(tǒng)的來講，分辨率相當(dāng)?shù)母?，觀看的圖像更為清晰，還可以多角度的觀察實(shí)際的地理位置，同時(shí)輸出DSM、DLG，其技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.3 傾斜測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的重要意義

無人機(jī)傾斜測(cè)量技術(shù)相比于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，無人機(jī)傾斜測(cè)量技術(shù)畢竟彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)上的不足，而且也提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，以及提升了地形建模效率。隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷提高，我國在城市規(guī)劃與建設(shè)上的要求越來越高，傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)無法滿足當(dāng)代社會(huì)工程施工的需要，而無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一問題，使得測(cè)量的數(shù)據(jù)越來越準(zhǔn)確，而且保證了施工工程的質(zhì)量。此外，無人機(jī)傾斜測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)，不僅節(jié)約了人力物力，而且也節(jié)省了人們的大量時(shí)間和工程施工的效率，而且無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)數(shù)據(jù)的反饋更加及時(shí)。

3 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)

隨著我國現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，無人機(jī)設(shè)備的出現(xiàn)也給攝影測(cè)量技術(shù)帶來了新的發(fā)展方向。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)屬于高新技術(shù)項(xiàng)目之一，能夠通過傾斜攝影測(cè)量技術(shù)呈現(xiàn)出來的三維數(shù)據(jù)，把真實(shí)拍攝地區(qū)的外觀和位置都反應(yīng)出來。無人機(jī)在使用過程中更加靈活，能夠快速有效的幫助工作人員及時(shí)采集數(shù)據(jù)信息，并形成三維模型。

3.1 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)的獲取

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是通過同一無人機(jī)飛行平臺(tái)，同時(shí)搭載多臺(tái)不同方位的傳感器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取的。一般在測(cè)量工作中是使用5臺(tái)傳感器，從垂直和傾斜等不同的角度和方位來采集相應(yīng)的攝影信息，確保被攝物體所有立面信息被采集到。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的數(shù)據(jù)獲取需要通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，確定好測(cè)量裝置的測(cè)量姿態(tài)以及測(cè)量的未知參數(shù)，使用計(jì)算機(jī)設(shè)備來發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)多臺(tái)相機(jī)來采集同步數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在采集完成之后就需要統(tǒng)一保存在存儲(chǔ)裝置當(dāng)中，通過操作計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，處理數(shù)據(jù)之后形成三維數(shù)據(jù)模型。

3.2 無人機(jī)傾斜測(cè)量技術(shù)特點(diǎn)

無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，能夠把被攝目標(biāo)的真實(shí)情況詳細(xì)的反映出來，通過使用現(xiàn)代化先進(jìn)的定位技術(shù)，讓獲得的攝影數(shù)據(jù)更加豐富，并且無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)跟其他測(cè)量技術(shù)相比，數(shù)據(jù)獲取的更加全面，同時(shí)攝影過程中還不會(huì)消耗大量的成本。無人機(jī)傾斜攝影能夠從多個(gè)角度和方位來探測(cè)出被測(cè)目標(biāo)的真實(shí)情況，跟傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)相比要更加的全面和真實(shí)。無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，是通過使用相關(guān)的軟件，分析無人機(jī)傾斜攝影得出來的多張影像，并根據(jù)拍攝出來的影像進(jìn)行三維模型的建立。

3.3 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用

跟其他傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比較來說，無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用更加靈活，并且航攝的成本也更低，通過建立起三維實(shí)景模型，得出來的數(shù)據(jù)信息更加全面，有效拓展了無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用范圍。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，例如繪制地形圖、橋梁現(xiàn)場施工、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查以及電力系統(tǒng)的應(yīng)用等，都可以使用到無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)工作時(shí)間和周期比較短，在我國地形圖繪制、地質(zhì)勘探以及國土資源開發(fā)工作中能夠得到有效的利用。地形圖測(cè)繪工作有很嚴(yán)格的要求，無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用恰恰能夠滿足這些要求。建筑工程施工環(huán)境比較復(fù)雜，尤其是橋梁施工，不僅需要測(cè)量施工環(huán)境，還需要探測(cè)出周圍水域環(huán)境，如果能夠使用無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，能夠減少測(cè)量工作的難度，提升橋梁施工的穩(wěn)定性，為施工提供有效的數(shù)據(jù)支持。

在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生之后使用無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，能夠真實(shí)的測(cè)量出受害區(qū)域情況，這樣才能夠及時(shí)有效的采取措施進(jìn)行解決和處理。

4 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在廣西興安風(fēng)電項(xiàng)目中得到了很好的應(yīng)用。由于項(xiàng)目面積小，工期要求緊，因此項(xiàng)目采用飛馬D200旋翼無人機(jī)搭配5鏡頭相機(jī)，采用無人機(jī)管家3.0飛控系統(tǒng)實(shí)施航攝。項(xiàng)目飛行航高較低，影像清晰度較好，最終的三維模型成果質(zhì)量優(yōu)良，可以作為后期數(shù)據(jù)分析和城市規(guī)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.1 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在廣西興安風(fēng)電工程測(cè)量中的應(yīng)用

4.1.1 實(shí)景三維模型的建立

現(xiàn)階段，我國無人機(jī)航拍測(cè)量影像數(shù)據(jù)使用Context Capture實(shí)景建模大師進(jìn)行實(shí)景三維模型的建立。Context Capture將從不同視點(diǎn)拍攝的靜態(tài)物體的一組數(shù)字影像作為輸入，通過其他各種數(shù)據(jù)：相機(jī)屬性（焦距、傳感器尺寸、主點(diǎn)、鏡頭畸變）、影像位置（POS）、影像角元素（INS）、控制點(diǎn)等作為輔助信息，經(jīng)過空三、重建階段的處理，輸出帶有真實(shí)紋理的高分辨率的三維格網(wǎng)模型（實(shí)景三維模型）。

4.1.2 像控點(diǎn)布設(shè)和測(cè)量

在展開無人機(jī)測(cè)量工作的時(shí)候，很多測(cè)量區(qū)域的地形往往較為復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)樹木茂盛的森林以及小河、池塘等等很難查找明顯特征的地方，這就導(dǎo)致實(shí)際無人機(jī)拍攝測(cè)量工作在展開的時(shí)候，或多或少會(huì)受到一定的影響，從而導(dǎo)致最終的測(cè)量結(jié)果并不十分準(zhǔn)確。想要在這些影像上進(jìn)行控制點(diǎn)的尋找還是存在一定困難的，不僅僅很難精準(zhǔn)的尋找到控制點(diǎn)，同時(shí)也很難對(duì)這些區(qū)域控制點(diǎn)的大概分布情況進(jìn)行確認(rèn)，所以，當(dāng)航拍工作展開的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)這些控制點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，要在平地上做好標(biāo)記，這樣一來，無人機(jī)在進(jìn)行航拍測(cè)量的時(shí)候更容易發(fā)現(xiàn)控制點(diǎn)的具體位置。

4.2 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，通過無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)可以對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的原因進(jìn)行分析，通過遙感、地面調(diào)查等方式進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害資料內(nèi)容的獲取，明確區(qū)域中的水文、氣象、巖層等相關(guān)資料，分析地質(zhì)的危險(xiǎn)性，劃分災(zāi)害的類別，為災(zāi)害的防治提供對(duì)應(yīng)的方法，觀察地質(zhì)災(zāi)害的動(dòng)力活動(dòng)或者地質(zhì)的異常變化情況。無人機(jī)按照固定的線路飛行，從多角度獲取影像，從而能夠觀測(cè)到更加清晰、分辨率更高的影像類型，對(duì)災(zāi)害位置進(jìn)行定位，形成真實(shí)的三維立體模型。

5 結(jié)語

在測(cè)量工作領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，得出來的測(cè)量信息數(shù)據(jù)更加的全面和科學(xué)，能夠有效的彌補(bǔ)在傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)使用過程中出現(xiàn)的不足之處。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用有效促進(jìn)了我國測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，為測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

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