無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用探討

王效民

摘? 要：現(xiàn)在我國的測(cè)繪技術(shù)得到了很大的進(jìn)步和更新，現(xiàn)在應(yīng)用于該工作當(dāng)中的技術(shù)越來越先進(jìn)，無人機(jī)設(shè)備的應(yīng)用和普及也給測(cè)繪工作的開展提供了新的理念，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用也日漸廣泛。在測(cè)繪工程當(dāng)中，無人機(jī)測(cè)量的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，對(duì)于城市規(guī)劃、國土資源管理等等方面的工作的開展來說都非常有利。本文結(jié)合該技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)總結(jié)了一些在測(cè)繪工程當(dāng)中的應(yīng)用要點(diǎn)，希望可以給相關(guān)測(cè)繪工作的開展提供一些參考。

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

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活和工作帶來了很大的改變，尤其是諸如測(cè)繪工程這類有著較高技術(shù)依賴性的工作更是如此。我國的測(cè)繪技術(shù)在近年來已經(jīng)迎來了數(shù)次革新，從過去傳統(tǒng)的人工測(cè)繪到3s、RTK技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)在無人機(jī)也開始在該項(xiàng)工作當(dāng)中發(fā)揮出了關(guān)鍵的作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和定位技術(shù)也給無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用帶來了可能，給很多工作的開展提供了很大的便利，如基礎(chǔ)測(cè)繪、土地利用情況監(jiān)測(cè)等等，市場(chǎng)前景十分廣闊。

1 傾斜攝影測(cè)量的簡(jiǎn)介

1.1 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)繪技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的對(duì)比

所說的傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行5個(gè)方向來進(jìn)行測(cè)繪，包括垂直方向、和前、后、左、右這四個(gè)方向，所形成的三維實(shí)景模型來對(duì)于該目標(biāo)進(jìn)行研究，最終可以確定可其位置、體積和形狀等等主要信息，并且也可以識(shí)別出立面、側(cè)面以及地面起伏特點(diǎn)等等。而傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)是通過各攝影站的實(shí)際觀測(cè)來形成正攝影影像，并且測(cè)制各種比例尺地圖，而傾斜攝影技術(shù)在此基礎(chǔ)上還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于地物的側(cè)立面和縱橫斷面的測(cè)量，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的模擬，這樣一來，就可以將攝影測(cè)繪的功能加以有效拓展。

1.2 傾斜攝影技術(shù)的特點(diǎn)分析

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用一方面可以將地物情況加以真實(shí)的反映，在工作中也不需要?jiǎng)佑么罅康娜肆臀锪Γ梢越Y(jié)合現(xiàn)有的定位技術(shù)直接在其中加入精準(zhǔn)的地理信息，大大提高了影像數(shù)據(jù)技術(shù)的豐富性。同時(shí)無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)從多個(gè)角度來對(duì)實(shí)際地物情況進(jìn)行反映，這也是正攝影技術(shù)所不具備的功能。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于目標(biāo)物體的高度、面積的測(cè)量，可以直接將各種三級(jí)建模的應(yīng)用結(jié)合起來，一方面借助于航空攝影大規(guī)模成體的特點(diǎn)以及傾斜攝影批量提取功能，地形三維建模成本就得到了大大節(jié)約。

2 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的內(nèi)容和原理

2.1 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的原理分析

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是空中飛行測(cè)量技術(shù)的一種，但是傾斜攝影技術(shù)可以在一架無人機(jī)上安裝多個(gè)攝像頭來采集圖片信息，經(jīng)過多角度的拍攝就可以實(shí)現(xiàn)圖像收集，而垂直拍攝也可以讓地面信息更加完備。其中正片的拍攝主要是應(yīng)用了垂直拍攝技術(shù)，而斜片則是指通過一定的拍攝角度傾斜所形成的圖片。

2.2 數(shù)據(jù)信息的處理流程

結(jié)合測(cè)繪圖紙的需要來向主管部門提出航攝的要求，通過批準(zhǔn)之后就可以將航攝計(jì)劃制定出來。結(jié)合實(shí)地勘察測(cè)區(qū)的地形特征就可以選擇相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而合理拍攝航線。，但是對(duì)于測(cè)區(qū)內(nèi)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)基本操作流程如下：

通過拍攝所獲取的圖像需要為真彩色數(shù)字影像;平面精度需要和比例尺中的地形圖精度要求相符合;對(duì)于重疊度這個(gè)指標(biāo)來說，航向重疊度和旁向重疊度都可以設(shè)定為75%;所獲取的測(cè)區(qū)影像需要有較高的清晰度，色彩柔和，反差度適中，易于辯認(rèn);漏洞補(bǔ)攝：對(duì)各種原因獲取的不合格航片（航攝漏洞）要及時(shí)補(bǔ)飛，漏洞補(bǔ)攝按原設(shè)計(jì)航跡進(jìn)行。

3 野外數(shù)據(jù)的獲取流程

3.1 航高確定

數(shù)碼航空攝影的成圖比例尺取決于飛行高度，根據(jù)地面分辨率，可按照公式求得獲得相應(yīng)地面分辨率GSD的飛行高度。

3.2 航攝時(shí)間

航空影像的質(zhì)量對(duì)航攝飛行的時(shí)間有一定的要求，航攝時(shí)間受天氣條件的制約。具體要求如下：（1）水平能見度≥1500m，垂直能見度≥1000m;（2）氣流相對(duì)穩(wěn)定：每天的正午氣流相對(duì)較強(qiáng)，對(duì)飛行安全不利，同時(shí)也對(duì)影像質(zhì)量影像較大;（3）選擇航攝時(shí)間：平地要求，太陽高度/（°）>20，陰影倍數(shù)/（倍）<3。丘陵地和小城鎮(zhèn)，太陽高度/（°）>30，陰影倍數(shù)/（倍）<2。山地和中等城市，太陽高度/（°）>20，陰影倍數(shù)/（倍）≤1。

3.3 航線設(shè)計(jì)

通常情況下航線應(yīng)按東西向或南北向直線飛行;特定條件下亦可根據(jù)地形走向與專業(yè)測(cè)繪的需要，按南北向或沿線路、河流、海岸、境界等任意方向飛行。平行于攝區(qū)邊界線的首末航線一般敷設(shè)在攝區(qū)邊界線上或者邊界外;旁向覆蓋超出攝區(qū)邊界線，一般不少于像幅的30%，確保目標(biāo)攝區(qū)完全覆蓋。

3.4 像片控制點(diǎn)測(cè)量

（1）測(cè)區(qū)像片控制點(diǎn)采用網(wǎng)絡(luò)GPSRTK技術(shù)施測(cè)，一般情況下均為平高點(diǎn);（2）選用的像片控制點(diǎn)的目標(biāo)影像應(yīng)清晰，易于判別和刺點(diǎn)。像片控制點(diǎn)布設(shè)應(yīng)在航向及旁向重疊5～6張像片范圍內(nèi)，控制點(diǎn)要盡量共用。根據(jù)測(cè)區(qū)的地形條件，按區(qū)域網(wǎng)布設(shè)，區(qū)域網(wǎng)的大小一般控制在8航線，12基線，在區(qū)域網(wǎng)的四周進(jìn)行控制點(diǎn)的布設(shè)。一般情況下每平方公里1個(gè)點(diǎn)，盡量均勻分布;（3）區(qū)域網(wǎng)之間的像片控制點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在左、右航線重疊的中間，相鄰區(qū)域網(wǎng)盡量公用。當(dāng)測(cè)區(qū)范圍受地形條件限制，有凸凹時(shí)，應(yīng)在凸角處增補(bǔ)控制點(diǎn)。

3.5 相關(guān)數(shù)據(jù)的預(yù)處理

隨著傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的不斷完善，攝影測(cè)量處理軟件技術(shù)也不斷地發(fā)展和更新，通過傾斜批量自動(dòng)建模軟件，是基于圖形運(yùn)算單元GPU快速三維模型的構(gòu)建軟件，通過攝影測(cè)量原理，對(duì)獲得的傾斜影像、街景數(shù)據(jù)、照片等數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何處理、多視匹配、三角網(wǎng)（TIN）構(gòu)建、自動(dòng)賦予紋理等步驟，最終得到三維模型。該過程僅依靠簡(jiǎn)單連續(xù)的二維圖像，就能還原出最真實(shí)的真三維模型，無需人工干預(yù)便可以完成海量城市模型的批量處理。通過多節(jié)點(diǎn)自動(dòng)建模軟件來完成建模任務(wù)，具體流程如下。數(shù)據(jù)導(dǎo)入：指定數(shù)據(jù)存放的路徑、焦距、像幅等參數(shù)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件;自動(dòng)空三解算：根據(jù)圖像之間的重疊，自動(dòng)搜索同名點(diǎn)，進(jìn)行自動(dòng)空間三角解算;構(gòu)建TIN網(wǎng)格：根據(jù)空間三角解算、幾何處理、多視角匹配等自動(dòng)構(gòu)建TIN網(wǎng)格;自動(dòng)貼圖：自動(dòng)賦予貼圖，構(gòu)建三維模型;模型后處理：通過疊加分類圖層，將模型單體化并賦予屬性信息，同時(shí)創(chuàng)建LOD，進(jìn)行優(yōu)化，生成3DML數(shù)據(jù)格式。

4 總結(jié)

經(jīng)過前文分析我們不難發(fā)現(xiàn)，航空傾斜攝影的應(yīng)用可以真實(shí)地將地物情況反映出來，同時(shí)現(xiàn)在我國的定位技術(shù)已經(jīng)十分成熟，可以直接在圖紙上代入準(zhǔn)確的地理信息，大大豐富了影像信息，實(shí)現(xiàn)了更為高端的用戶體驗(yàn)，這樣一來，各項(xiàng)測(cè)繪工程的工作開展都將會(huì)大受其利。結(jié)合其配套軟件的應(yīng)用，就可以直接測(cè)量對(duì)象的高度、長(zhǎng)度、體積以及坡度等要素，在未來，其應(yīng)用范圍會(huì)不斷拓展，給我國的測(cè)繪工程的開展做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王琳，吳正鵬，姜興鈺，et al.無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在三維城市建模中的應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息，2015（12）.

[2]耿小平，王波，馬鈞霆，et al.無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2017（4）.

[3]郭超，韓光，邵艷超.無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在中小河流測(cè)量中的應(yīng)用探索[J].資源導(dǎo)刊，2018.

[4]康學(xué)凱，王立陽.無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)在大比例尺地形測(cè)繪中的應(yīng)用研究[J].礦山測(cè)量，2017.