倾斜摄影测量技术应用及展望

韩振帅 孟德周  杨凯

山东卫测地理信息科技有限公司

摘要：目前，经济发展迅速，倾斜摄影测量与遥感技术在科学信息技术快速发展的背景下，被广泛应用于工程数据的获取与处理中，对农业、水利、气象监测等行业发展起到积极推动作用。针对传统航空工程测量结果辨识度较低的问题，运用倾斜摄影测量与遥感技术的无人机，通过对整幅图进行编辑、整绘，可有效消除工作误差，提高航拍图像质量以及作业效率、精度。

关键词：倾斜摄影测量技术；应用；展望

引言

随着无人机技术的快速发展，无人机倾斜摄影技术在数字城市建设和应急救灾中得到了广泛的应用。与传统的地形测量方式相比，无人机倾斜摄影测量技术的优势更加明显，此项技术的应用在很大程度上降低了外业的劳动成本与劳动强度，大大缩短了作业周期，从而使得大比例尺地形图测绘工作能够顺利开展，有利于开展后续工作。

1技术优势分析

1.1多角度采集信息

垂直摄影指的是从垂直角度进行拍摄，角度呈现较为单一，获得信息的能力也较为低下。无人机倾斜摄影技术则有效改变了这一状况，通过在多个角度安装摄像头，可以对待测目标进行更多维度的观察，也能有效获取目标的侧面信息，突破了传统垂直摄影的局限性。从多个角度得到的信息为后续的测绘工作打好了基础，有效提高了三维测绘水平和效率。

1.2对待测目标进行还原

在测量工程中，对待测目标进行还原也是工作中的重要一环，可以让后续工作进展更为顺利。垂直摄影方式由于拍摄角度的问题，往往无法对待测目标的侧面信息进行拍摄，这就会让还原工作面临着种种困难。无人机倾斜摄影技术恰恰解决了这一问题，通过对待测目标侧面和顶面信息的采集，从角度、高度等进行全面的呈现，提高了还原工作效率。

1.3让成像更为真实和清晰

倾斜摄影搭载的摄影头无论是成像能力还是影像自身的分辨率都比垂直摄影要高，此外，其还能清晰地呈现出待测目标的纹理，这对于分析目标的特征、工作周围的环境都具有积极影响。

2基于无人机倾斜摄影技术的地形图测绘方法研究

2.1采集倾斜摄影外业数据

以房地产项目建模工作为例，预计3天内完成航拍及三维建模，并需要按照《摄影测量国家规范》执行操作。在进行倾斜摄影外业数据采集操作的时候，按飞行区域的面积布设像控点以提高精度。影像采集应用DJI无人机，其主要应用到的设备包括大疆Mpro无人机、IPAD、6块电池组两组、带有GPS系统的倾斜相机、基座和卷尺。在采集外业数据时，涉及的流程如下。首先，准备工作。进行无人机螺旋桨动力调试，并且安装电池组。其次，起飞。开启相机，点击软件触屏上的起飞键，无人机接到指令之后盘旋上升，结合项目实际要求将本次飞行高度设定为70m。再次，航线飞行。无人机上升至标准高度之后，绕着既定航线飞行，在飞行过程中应该按照原定飞行计划拍摄有一定时间差的照片。完成拍摄任务之后返航。最后，降落。当无人机完成所有预设航线之后，应该注意达到返航设定高度，并缓慢降落，降落到预设位置，将航拍中获得的影像资料全部导出，检查是否存在一些因拍摄抖动严重而出现曝光不理想的情况。

2.2构建三维模型

当完成外业数据采集工作之后，需要对数据进行统一归类整理，并利用这些数据资料建立三维模型。首先，进入Context-Capturecenter工程软件，编辑本次工程项目名称（工程名称必须使用英文），指定工程文件目录，导入影像及控制点，提交空中三角测量，进行区块导入操作，在计算机中找到与之相适应的区块文件，将其导入模型构建软件中，使得区块模型呈现出三维效果。其次，注意准确选择控制点，编辑控制点信息，对参数进行设置。在对定位模式进行选择的时候，要注意设定自动垂直模式，对影像输入方向进行调整，去掉多余的数据，并根据本次项目的实际需求情况选择适宜的格式。本次需要重建两种格式，分别是.osgb以及.3mx。最后，当三维立体模型构建完成之后，可以打开指定文件查看最终的三维立体模型。

2.3数据处理精度分析

在大比例尺地形数据库中，原有的数字栅格地图、正向影像图、核心数据库以及最新的各类信息图等，都是数据处理进度分析的主要依据。在无人机得到的DEM影像上，地物信息、铁路变动信息、河流与植被变化等情况应及时进行修改，并结合现代立体仪器分析测绘工程作业方式，保证倾斜测量图像与遥感图像能够与时代发展最新趋势相符合，以此推动测绘工程能够成为底图信息储存、成果展示的主要工具。3S技术是一种较为先进的传感技术，将其与倾斜测量融合运用后，可在满足设施空间利用率与辨识率的基础上，保障测量技术与遥感技术得到充分利用。在利用3S技术过程中，需要注意无人机侧标与框标误差不超过0.02mm，定点剩余距离应控制在0.008mm之内，从而保证最终得到的数据结果能够作为地物的真实坐标，将三维建模精度控制在合理误差范围内。

2.4三维建模

倾斜摄影测量模型的建立主要是运用专业的3D模型软件，结合采集到的真实影像密度点云以及地形纹理，以此生成具有较高分辨率的三维模型。专业三维建模软件可以接受无人机中各种硬件采集到的原始数据，然后将这些倾斜测量出的数据还原为具有连续性与真实性的三维模型，并将各类地物比例精确到毫米，最终输出符合各种要求的图片格式。与此同时，内业处理出的模型以及各类数据应无遗漏、无冗杂，以此确保三维模型内部各处精度与编码要素符合相关规定要求，属性项、属性值、存储格式、空间位置等与系统拓扑关系要相符，避免不真实的三维模式对工程实际建设造成影响。例如，在电力工程施工中运用倾斜摄影测量与遥感技术后，工作人员可根据无人机采集到的地物信息，构建起与工程实际位置、地面坡度、平面坐标等相符的三维模型，使得工程施工选线工作变革高效且便捷，确保工程建设能够根据地理位置实际走向进行行走线路以及行走数据的调整，以此提升工程设计方案的智能化与数字化。将EPMapper与遥感技术、倾斜测量等技术相结合后，还能够生成数据采集、数据处理、数据分析、三维建模一体化平台，进一步提升电力工程线路铺设的科学合理性，也为后期设施维修与管理奠定良好的基础。

2.5基于EPS的地形图测绘流程

EPS三维测图系统v5.0是由北京山维科技股份有限公司研发的，拥有自主版权。对于EPS三维测图系统来说，可以实现正射影像（DOM）、实景三维模型（osgb）、点云数据采集等，是一种数据采集以及编辑工具，在应用的过程中发挥了重要的作用。本次项目中应用到的EPS三维测图系统分为4个部分，即垂直摄影三维测图、点云三维测图、倾斜摄影三维测图以及虚拟现实立体测图。本项目主要应用倾斜摄影三维测图部分。首先，打开EPS软件，建造一个新工程，将Context-Capture输出的建模成果导入索引文件中，当菜单栏启动后便会出现osgb数据转换，当转换完成后会形成DSM实景表面模型，并且会生成一个DSM文件，然后注意将其加载到本地模型中。当模型加载完成后，会在三维界面内对地物进行编辑，通过这种方式可以实现对房屋位置的准确勾画，会在工具栏居民地选择已经建成的房屋，要注意应用墙面提取画法。在编辑房屋边界线的时候，应该注意从以下几个方面入手：首先，在墙面选择一点，将鼠标放置在这一点上，并且按下Shift+A键，然后拖动鼠标，逐渐提升高程；其次，在同一面墙上选择第2个点，按住Ctrl键用鼠标将这一点拖到第一面；最后，单击X键拖回到房屋的角点，按下C键便完成房屋边界线编辑。

结语

无人机倾斜摄影技术作为一种新型技术，在现代测量中发挥着重要的作用。本文对其具体应用进行了重点探究。无人机倾斜摄影技术具有广泛的应用，具体体现在航线设计、地面观测、GPS布设、数据处理以及质量控制等方面。倾斜摄影无人机以搭载的多组镜头优势，可以对需要测定的目标进行多角度的拍摄，在提升信息密度的同时，也能使呈现的影像更为立体和直观。

参考文献

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