無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)及其應(yīng)用

彭志杰 李鋒

摘要：隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)測量方法得到了前往未有的提高和發(fā)展，為了配合無人機(jī)測繪這一技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，傾斜攝影測量這一項(xiàng)高新技術(shù)隨之出現(xiàn)。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)又作為其一種具體的科學(xué)技術(shù)形式應(yīng)運(yùn)而生，并推進(jìn)了傾斜攝影測量技術(shù)的變革，極大擴(kuò)展了傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用。

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

1無人機(jī)傾斜攝影測量概述

為了對無人機(jī)傾斜攝影測量有個清晰的認(rèn)識，首先要清楚：1、傾斜攝影測量技術(shù)與傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)的區(qū)別：作為一項(xiàng)當(dāng)代科技高速發(fā)展時(shí)代下的產(chǎn)物，傾斜攝影測量方法在實(shí)踐中與傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)還是有著顯著的差別。前者在實(shí)踐中更具備優(yōu)勢，并擁有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。在測量方式上，傾斜攝影測量技術(shù)是通過對所選定的測量區(qū)域中的各個攝點(diǎn)的多個方向與角度，如垂直、右視和左視等5個方向的影像進(jìn)行有效的獲取，并生成三維實(shí)景模型來研究被攝對象的橫斷面、大小、規(guī)模等特征的一項(xiàng)高新技術(shù)。而傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)主要是通過對所選對的測量區(qū)域各攝點(diǎn)的中心投影影像所生成的正射影像來分析和研究被測對象的性質(zhì)、大小等特征的一種技術(shù)方法。在測量技術(shù)探測方面上，傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)用途比較狹隘，僅用于生成正射影像與繪制地形分布圖。而傾斜攝影測量技術(shù)的用途除了生成正射影像與繪制地形分布圖，還能夠構(gòu)建三維實(shí)景模型，從全方位對被測對象進(jìn)行分析與研究。無人機(jī)傾斜攝影測量與有人機(jī)傾斜攝影測量：無人機(jī)傾斜攝影測量是以無人飛行器為平臺對所研究的區(qū)域進(jìn)行攝影和測量的一種技術(shù)，不僅能夠很好地適應(yīng)天氣的變化在一些極端氣候的時(shí)候進(jìn)行測量，還能夠在一些較為復(fù)雜的地形進(jìn)行探測。其具有高度的靈活性與機(jī)動性，但它在空中停留的時(shí)間較短，視野受限，所以只適用于小規(guī)模的航攝活動。有人機(jī)測量是以載人飛行器為平臺對所研究的區(qū)域進(jìn)行測量和攝影的一種技術(shù)，成本昂貴，受限于極端氣候與復(fù)雜地形，但其續(xù)航時(shí)間較長且攝影視野廣闊，適用于大范圍的航拍活動。由此可以看出兩種測量方式優(yōu)劣互補(bǔ)，兩者結(jié)合使用才能更好地發(fā)揮航拍的作用。無人機(jī)傾斜攝影測量的特點(diǎn)：無人機(jī)傾斜攝影測量在實(shí)踐過程中具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，它借助先進(jìn)的定位技術(shù)與科技支持，真實(shí)反映并分析被測對象的狀況，從而構(gòu)建出三維實(shí)景模型以研究被測對象的各種特征與性質(zhì)。

2傾斜攝影原理及特點(diǎn)

2.1傾斜攝影原理

無人機(jī)攝影技術(shù)的原理就是在無人機(jī)飛行平臺上，通過多個數(shù)碼相機(jī)，以垂直或者傾斜等多種角度來對地物進(jìn)行拍攝。而在拍攝過程中，比較常用的五鏡頭傾斜攝影系統(tǒng)充分結(jié)合了無人機(jī)平臺的GPS/IMU系統(tǒng)，由此來獲得POS數(shù)據(jù)以及相關(guān)圖像控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后再通過相應(yīng)軟件來對數(shù)字表明模型和數(shù)字正攝影圖像和3D模型進(jìn)行有效的處理。

2.2傾斜攝影測量技術(shù)特點(diǎn)

其一就是其拍攝的圖像立體效果更加真實(shí)，能夠?qū)θ祟惖母兄軌蛞愿诱鎸?shí)的狀態(tài)反應(yīng)出來;其二就是能夠?yàn)榻Ｌ峁┑募y理信息更加真實(shí)而且豐富;其三就是能夠充分實(shí)現(xiàn)高精度的測量工作。此外，無人機(jī)能夠充分實(shí)現(xiàn)低空遙感操作，而且不僅操作起來比較簡單，而且可操行也比較強(qiáng)，圖像采集的周期大幅度縮短。由此我們可以看出，通過無人機(jī)攝影技術(shù)來獲得真實(shí)的三維模型，同時(shí)使用矢量繪圖平臺來獲得地形圖所需要的相關(guān)元素，能夠在很大程度上改變傳統(tǒng)測量技術(shù)所存在的不足，在很大程度上提高了測量的效率和測量的質(zhì)量。為工程建設(shè)的順利開展提供了更加有效的數(shù)據(jù)支持。

2.3傾斜相機(jī)的性能要求

在傾斜攝影系統(tǒng)中，其鏡頭的數(shù)量和類型有很多中，不僅有多頭的，而且還有單頭的，能夠通過不同角度來獲得圖像，并且能夠?qū)崿F(xiàn)單架次操作的廣度和深度。一般在無人機(jī)實(shí)施航空測量工作時(shí)，其像素會控制在3500萬以上，因?yàn)閮A斜攝影技術(shù)是對一次曝光獲得影像像素實(shí)施控制，所以在測量過程中不能對單一相機(jī)的像素進(jìn)行固定，而對其工作的時(shí)間，電池的壽命以及曝光的功能和圖像的采集等功能則可以實(shí)施限制，雖然器械曝光能夠獲得更好的更高的像素，但是因?yàn)槌杀?，還需要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。通常情況下，單個鏡頭的像素要控制在2000萬以上，而一次曝光的像素也要控制在1億。此外為了滿足特定條件下的測量需要，相機(jī)的作業(yè)時(shí)間也要控制在90分鐘以上，并且要確保其能夠全天候的作業(yè)，而且只有具有曝光功能的相機(jī)才能充分滿足影響重疊度的具體要求。

3無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的關(guān)鍵

通過無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)而收集的圖像有垂直的還有傾斜的兩種。一般其攝影測量的方向主要有無約束的和附件約束的區(qū)域網(wǎng)平差，還有傾斜攝影的直接定向三種，而無人機(jī)攝影測量技術(shù)的另一種重要技術(shù)就是多視影響密集匹配技術(shù)，通過傾斜圖像，能夠以更大的尺寸更高的分辨率來清晰的顯示地面的物體。該技術(shù)不僅能夠用在對影像的預(yù)處理工作中，同時(shí)還能應(yīng)用在三維模型的制作中。

4無人機(jī)傾斜攝影的應(yīng)用范圍

當(dāng)前，在民用領(lǐng)域中，無人機(jī)主要應(yīng)用在地形圖的測繪、地質(zhì)條件的勘測以及對自然災(zāi)害的檢測，再有就是交通管制、通信中繼以及農(nóng)藥噴射等很多項(xiàng)目中，因?yàn)槊總€地區(qū)以及國家所面對的實(shí)際情況都不一樣，尤其是在國土測繪以及災(zāi)情和氣象等方面，因此對無人機(jī)的技術(shù)提出了不同的要求，所以面對不同的情況要進(jìn)行具體的分析。當(dāng)前，無人機(jī)因其成本低，而且操作簡單和數(shù)據(jù)精確等優(yōu)勢在城市的規(guī)劃和管理、三維城市建模中得到了很好的應(yīng)用。而在未來，相信會在更多的領(lǐng)域中得到更為廣泛的應(yīng)用。

5結(jié)論

總之，與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)具有非常顯著的優(yōu)勢，其不僅影像的清晰度高，而且所出的模型也更精細(xì)和真實(shí)，因此能夠更好的滿足工程項(xiàng)目對建筑模型的需要。在三維模型構(gòu)建完成以后，技術(shù)人員還可以將其與地下管線工程進(jìn)行有效的結(jié)合，通過GIS、可視化以及三維仿真技術(shù)來對已建設(shè)完成的地下空間進(jìn)行查詢和展示，由此來為工程建設(shè)提供更加精確的數(shù)據(jù)資料。

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（作者單位：西安長慶科技工程有限責(zé)任公司）