無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用

姜旭 山東光庭信息技術(shù)有限公司

隨著測(cè)繪工程信息系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用不斷升級(jí)，三維地理建模測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)得到了快速發(fā)展和廣泛運(yùn)用。在三維測(cè)繪建模應(yīng)用過(guò)程中，如何把無(wú)人機(jī)身的傾斜度、攝影機(jī)的測(cè)量以及影像數(shù)據(jù)處理技術(shù)運(yùn)用得更好，這是亟須解決的一個(gè)問(wèn)題。無(wú)人機(jī)影像傾斜航拍攝影影像測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)廣泛應(yīng)用的諸多優(yōu)勢(shì)之處是顯而易見的，比如：技術(shù)突破了以往航測(cè)儀和遙感系統(tǒng)影像傾斜拍攝測(cè)量方法的技術(shù)局限性，方便相機(jī)傳感器在不同拍攝方位任何一個(gè)角度同時(shí)獲取被攝體和物體的不同表面結(jié)構(gòu)信息，并可以使眾多相機(jī)傳感器件在同一時(shí)間也能進(jìn)行協(xié)同工作，使得相機(jī)采集的數(shù)據(jù)工作效率大大提高，保證數(shù)據(jù)既真實(shí)可靠、完整，同時(shí)也有效避免了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作的高度重復(fù)性。

一、無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)分析

無(wú)人機(jī)利用傾斜全景攝影機(jī)的測(cè)量監(jiān)控技術(shù)是指借助各種航測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取全球地物運(yùn)動(dòng)位置和天體姿態(tài)預(yù)測(cè)信息的一門觀測(cè)技術(shù)，而這種航測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)由一臺(tái)無(wú)人機(jī)和多種不同觀測(cè)類型、不同觀測(cè)角度的天體傳感器系統(tǒng)組成，基于此類在系統(tǒng)上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，即可實(shí)時(shí)獲取全面的全球地表天體地物運(yùn)動(dòng)位置和天體姿態(tài)預(yù)測(cè)信息。整個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)采集處理過(guò)程中，無(wú)人機(jī)在空中拍攝圖像時(shí)，可通過(guò)GPS和自動(dòng)記錄圖像中空間三角形的位置、旋轉(zhuǎn)角度和姿態(tài)，以保證拍攝圖像中航向自動(dòng)重合和側(cè)航向重合的精度達(dá)到66%以上，我們也可以直接使用空中三角測(cè)量來(lái)自動(dòng)控制和分析圖中的三維力學(xué)模型。由于多角度地形傳感器的特點(diǎn)，航測(cè)技術(shù)不僅能有效突破目前地面高層建筑和復(fù)雜三維地形的高度限制，但由于高空航測(cè)系統(tǒng)中飛行高度相對(duì)較低，可以同時(shí)獲得近地面和高質(zhì)量的多角度地形圖像，效率較高。同時(shí)，主要利用多個(gè)視頻圖像的矩形曲面圖，對(duì)多個(gè)同名密集點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)密集點(diǎn)云匹配，在此基礎(chǔ)上對(duì)不規(guī)則矩形三角網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行綜合構(gòu)建。最后，借助Context Capture軟件，再結(jié)合三維影像采集POS拍攝數(shù)據(jù)和采集地面GPS-RTK采集點(diǎn)和控制點(diǎn)影像數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)三維影像重建。

二、無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的物體航空攝影模型測(cè)量雖然可能大量小范圍及時(shí)獲取物體地面三維模型數(shù)據(jù)，但僅限于能及時(shí)得到一個(gè)物體的內(nèi)部空間位置坐標(biāo)和頂面方向信息，不能及時(shí)獲取物體目標(biāo)完整的側(cè)面三維紋理結(jié)構(gòu)信息因此，在建三維攝影模型的測(cè)量過(guò)程復(fù)雜，由于缺乏對(duì)三維模型信息的有效獲取及其融合程度，測(cè)量效果較差，已不能滿足我國(guó)智慧家居城市的持續(xù)發(fā)展應(yīng)用需求。目前，隨著三維攝影模型產(chǎn)品的研發(fā)推廣應(yīng)用與以及無(wú)人機(jī)遙控技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)三維傾斜視角攝影模型測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)迅速獲得發(fā)展，且廣泛地被運(yùn)用于大型建筑物三維攝影模型的設(shè)計(jì)構(gòu)建中。相比于其他傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，該測(cè)量技術(shù)不僅可以做到更大范圍程度地實(shí)時(shí)獲取高標(biāo)準(zhǔn)精度的航空地物地理位置和航空姿態(tài)觀測(cè)信息；同時(shí)其自身構(gòu)建的高精度可視化三維航空模型，在各航空領(lǐng)域均可直觀地實(shí)時(shí)進(jìn)行航空?qǐng)鼍靶畔⒔庾g；此外，該測(cè)量技術(shù)同時(shí)突破了目前基于單機(jī)多臺(tái)數(shù)碼相機(jī)的各種傳統(tǒng)三維航空攝影模型測(cè)量的技術(shù)局限性，可以明確地充分展現(xiàn)三維攝影模型與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬世界的不同視覺(jué)和互共性[1]。

三、無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用

（一）在城市測(cè)繪工程中的應(yīng)用

傾斜紋理建筑結(jié)構(gòu)攝影物體影像紋理技術(shù)流程傾斜紋理是現(xiàn)在由于國(guó)際上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)攝影影像技術(shù)測(cè)量紋理技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域近十幾年逐步發(fā)展壯大應(yīng)用起來(lái)的一項(xiàng)具有國(guó)際性的高新技術(shù)，在城市測(cè)繪工程中，該建筑攝影影像技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)從一個(gè)不同方向平行垂直、四個(gè)不同方向平行傾斜、五個(gè)不同的周圍物體方向視角以及采用多種同步側(cè)視影像方法采集到的物體側(cè)視影像，獲取經(jīng)過(guò)測(cè)量后得到豐富的物體位于整個(gè)建筑物頂面及周圍物體方向側(cè)視的各種類型高分辨率物體影像圖形紋理。它不僅可以保證系統(tǒng)能夠真實(shí)地直觀的反映重大抗震地物動(dòng)力測(cè)量的情況，提高了測(cè)量數(shù)據(jù)精度地圖可獲取建筑物方位的紋理模型信息，還同時(shí)可通過(guò)先進(jìn)的紋理定位、融合、建模等紋理技術(shù)，生成真實(shí)的三維立體城市紋理模型。

（二）航空傾斜攝影測(cè)量技術(shù)建模

傳統(tǒng)三維立體構(gòu)筑圖像建模通常都是需要直接使用3dSMAX、AUTOCAD等三維構(gòu)筑建模圖像處理軟件，基于三維立體影像技術(shù)處理三維數(shù)據(jù)、CAD三維建筑平面圖或者使用手機(jī)掃描拍攝三維建筑圖片然后進(jìn)行三維估算分析得出三維建筑物體的整體外形輪廓與高度等基本模型信息等等后來(lái)才能進(jìn)行人工三維構(gòu)筑建模。這種數(shù)據(jù)制作生產(chǎn)方式數(shù)據(jù)模型生產(chǎn)制作數(shù)據(jù)生產(chǎn)時(shí)輸出的數(shù)據(jù)模型由于其與數(shù)據(jù)模型紋理間的精度較低，紋理與數(shù)據(jù)模型生產(chǎn)實(shí)際效果間的精度偏差較大，并且數(shù)據(jù)模型制作生產(chǎn)數(shù)據(jù)制作整個(gè)過(guò)程往往都是需要大量的技術(shù)專業(yè)人工較長(zhǎng)時(shí)間可以參與；同時(shí)由于數(shù)據(jù)模型生產(chǎn)制作數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程周期相對(duì)較長(zhǎng)，造成數(shù)據(jù)模型紋理數(shù)據(jù)的生產(chǎn)制作過(guò)程時(shí)效性相對(duì)較低，因而數(shù)據(jù)模型生產(chǎn)無(wú)法真正好的實(shí)現(xiàn)滿足用戶實(shí)際操作需要。傾斜視角成像定位攝影系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)量處理系統(tǒng)核心技術(shù)以大數(shù)據(jù)測(cè)量處理范圍、高測(cè)量處理精度、高清晰的數(shù)據(jù)測(cè)量處理方式全面準(zhǔn)確定位于可感知復(fù)雜數(shù)據(jù)測(cè)量處理場(chǎng)景，通過(guò)高效的數(shù)據(jù)測(cè)量處理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集測(cè)量處理系統(tǒng)設(shè)備及配套系統(tǒng)專業(yè)的數(shù)據(jù)測(cè)量處理數(shù)據(jù)采集處理器對(duì)工作的全流程及所采集生成的各種專業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)獲得測(cè)量處理成果直觀準(zhǔn)確反映被測(cè)地物的主體外觀、位置、高度等多種屬性，為真實(shí)測(cè)繪效果和工業(yè)測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別高精度檢測(cè)提供有力保證[2]。

四、結(jié)語(yǔ)

傾斜攝影是近年來(lái)測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)。它顛覆了以往只能從垂直角度拍攝正射影像的局限性。通過(guò)在同一個(gè)飛行平臺(tái)上搭載多個(gè)傳感器，采集一個(gè)垂直角、四個(gè)傾斜角等五個(gè)不同角度的圖像，將用戶引入符合人類視覺(jué)的真實(shí)直觀世界。在測(cè)繪工程中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。因此，相關(guān)部門在進(jìn)行測(cè)繪工程測(cè)量建模時(shí)，可以積極使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，提高工作效率，保證測(cè)繪工程的順利開展。