淺談傾斜攝影測量數(shù)據(jù)的關(guān)鍵處理技術(shù)

高 強

（安徽省煤田地質(zhì)局物探測量隊，安徽 宿州 234000）

美國學者James Wallace Black在1860年時，于美國波士頓上空首次獲得了世界第一張傾斜影像，后美國調(diào)查局以及美國陸軍工程兵部隊在1930年時，逐漸應(yīng)用3A五鏡頭傾斜相機進行制圖偵查以及監(jiān)視工作。傾斜攝影以及傾斜影像在20世紀，主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。隨著此項技術(shù)的不斷發(fā)展，在傾斜攝影測量技術(shù)方面，也有很多新的理論與方法不斷涌現(xiàn)，為此項技術(shù)走向?qū)嵱锰峁┝藦姶蟮幕A(chǔ)。該項技術(shù)充分有效地融合了數(shù)字地面采集技術(shù)以及航空攝影技術(shù)等，基于同一平臺，同時對多種及多臺傳感器進行搭載，可以不同角度的對地面影像進行采集，避免了過去應(yīng)用傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)進行測量的弊端，實現(xiàn)對地物信息的精確反映，還可將先進的定位技術(shù)進行充分應(yīng)用，將地理信息精準的嵌入其中，影像信息更急的豐富，性能更加強大，成為測繪領(lǐng)域最具影響力的一項高新技術(shù)手段[1]。下文主要對傾斜攝影數(shù)據(jù)獲取及處理的分類方法進行探討，為各行業(yè)應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 傾斜攝影測量技術(shù)構(gòu)成

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展傾斜，攝影技術(shù)也獲得了極大的提升，對于傾斜攝影技術(shù)而言，主要包括，傾斜攝像機以及飛行載具和POS系統(tǒng)等。航拍作業(yè)過程當中，傾斜航攝儀能夠攜帶在飛行載具上，飛行路線設(shè)計過程中，主要根據(jù)航線和重疊率進行設(shè)計，傾斜攝像機有三拼、五拼、十拼之分，地面影像信息采集過程當中，通過同步曝光形式來實現(xiàn)，航攝儀中的POS系統(tǒng)對應(yīng)各組曝光影像，通過X、Y、Z、O、P、K一些外方位元素信息，實時的描述拍攝過程中的飛行姿態(tài)，在大比例尺測圖以及三維實景建模，中傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用比較普遍，POS系統(tǒng)精度直接影響后期處理傾斜影像的質(zhì)量。

2 傾斜攝影測量解決方案細分

伴隨材料行業(yè)以及飛行儀器方面的快速發(fā)展，大型航攝儀通過運輸機搭載進行信息獲取的方式，被徹底打破，特別在實施一些中小型的項目過程當中，極大地限制了大型運輸機的應(yīng)用，對其成本控制造成很大影響[2]。將大容量電池技術(shù)以及模糊控制技術(shù)引入之后，無人機能夠長時間進行續(xù)航飛行，而且還有極高的穩(wěn)定性，在精細化低空建模過程中發(fā)揮的巨大作用，根據(jù)精度以及建模特點和飛行高度方面，合理細分傾斜攝影測量的相應(yīng)解決方案。

（1）高空飛行載具與相機。對于大型的運-12運輸機，在航空攝影過程當中，主要在600m高度層開展攝影測量工作，大型傾斜航攝儀（60kg）可由其進行攜帶，如徠卡RCD30、TOPDC、SWDC-5等。在飛行過程中具有非常穩(wěn)定的飛行姿態(tài)，能夠達到7h以上的飛行時間，特別是航空作業(yè)面積較大（100km2以上）時，其作用優(yōu)勢更加明顯。獲取高空數(shù)據(jù)過程當中，具有的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在，在POS信息方面傾斜航攝儀具有非常高的精確度，而且不需要較多的控制點，通過匹配空三后，可以進行實景三維模型構(gòu)建，大大提升測繪精度。但是獲取高空數(shù)據(jù)過程中也有一定的缺點存在，首先要求較高的天氣條件，作業(yè)成本相對較高，由于較高的飛行高度，會引發(fā)影像顏色失真，對單位面積模型分辨率造成很大影響。

（2）中空飛行載具與相機。綜合考慮飛行成本分辨率以及模型顏色等各個方面，中空輕型飛行器獲得了很好發(fā)展。直升機是重要的飛行載具，同時還包括動力三角翼等，中空作業(yè)主要飛行高度范圍為300m～600m。多臺單反相機將背板去掉，共同組成其所攜帶的傾斜相機，對同步曝光系統(tǒng)以及固定傾角云臺進行設(shè)置，每日能夠進行15km2～30km2的作業(yè)面積。在信息獲取過程當中這種方式，沒有較大的場地限制，可以快速的進行起降，轉(zhuǎn)場速度較快，飛行高度不會影響到軍民空域。模型顏色構(gòu)建過程當中比較真實，同時還有非常高的分辨率。但是該項技術(shù)也存在一定的缺點，中空飛行過程當中，氣流因素會影響動力三角翼，存在不穩(wěn)定的姿態(tài)情況，傾斜相機在應(yīng)用過程當中，缺少POS解決方案，這對實景三維模型精度造成很大影響。

（3）低空飛行載具與相機。為了有效控制飛行成本，保證分辨率，獲得更加清晰的顏色信息，微型傾斜相機在無人機上進行掛載，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息方案得到了有效突破。無人機飛行過程當中滯空時間不長，同時具有有限的載重，所以在制作傾斜攝像機過程中，都是將鏡頭嵌入鈦金云臺進行制作，作業(yè)高度主要位居300m以下，作業(yè)范圍，如一些景點高校建筑群和廠區(qū)等5km2～10km2的區(qū)域。利用該技術(shù)可以更加靈活地進行起降應(yīng)用人員較少成本投入低，具有非常穩(wěn)定的飛行姿態(tài)，同時具有精準的POS數(shù)據(jù)，能夠更加逼真的對顏色模型進行構(gòu)建，大大提升分辨率，具有較高的精確度。

3 傾斜攝影數(shù)據(jù)處理方案

（1）攜帶高精度POS信息的數(shù)據(jù)處理。平常普遍應(yīng)用的，傾斜航攝解決方案以及微型航攝系統(tǒng)有無人機進行攜帶和傾斜航攝儀，POS數(shù)據(jù)精度非常高，對于空三網(wǎng)能夠精確地進行還原，大大保證了相對精度，在處理接到工程數(shù)據(jù)庫中發(fā)揮著重要作用。但是Smart3D軟件在建模過程中，主要依照sift算法進行處理，然而其全程卻無干預，在薄弱的POS信息部分，通過對影像驚醒自動拼接，進行建模和貼圖方案，視覺效果較好，然而其模型精度會受到很大影響。所以較好的POS數(shù)據(jù)時，三維數(shù)據(jù)處理應(yīng)當以測繪精度為目標。

（2）攜帶弱/無POS信息的數(shù)據(jù)處理。氣流因素會對動力三角翼造成很大影響，傾斜影像獲取時間，應(yīng)當大于6°的旋偏角，沒有準確POS數(shù)據(jù)現(xiàn)象，不支持弱/無POS傾斜數(shù)據(jù)在街景中不能進行直接導入，應(yīng)于EOless模塊內(nèi)對初始POS信息進行初恢復，這樣才可開展空三匹配和建模，然而效果卻不是很好，效率還亟待提升，無POS傾斜影像數(shù)據(jù)，可利用Smart3D軟件進行處理，將相應(yīng)控制點進行若干添加，便可進行絕對定位，實景三維精度雖然難以得到有效保障，但能夠?qū)崿F(xiàn)快速的建模，更好的為城管以及警務(wù)工作提供相應(yīng)的解決方案。