倾斜摄影测量技术应用与发展

苑汉林

身份证号：22082219870501041X

摘要：运用倾斜摄影测量技术从多角度拍摄，依靠多传感器完成地物信息全方位采集，能够获得三维立体信息，直观反映不同地貌情况，近年来应用范围逐步扩大。但在倾斜摄影测量技术应用实践中，建模过程可能受到多种因素影响，引发模型局部缺陷，所以想要反映地物外观信息，需要获取高精度三维模型。加强该技术应用研究，探寻技术未来发展趋势。

关键词：倾斜摄影测量技术；应用；发展

1.倾斜摄影测量技术应用分析

1.1实例概况

实例为某地区1∶500地形图测绘项目，以测区地形测量为主，地面分布建筑物、林地、草地等地物。测区面积约1.5 km2，属于淠河冲积平原，整体地势相对平缓，起伏较少，可以开展无人机倾斜摄影测量工作。

1.2航拍参数

根据现场地形条件，选用大疆4Pro多旋翼无人机搭载单镜头相机进行影像数据采集。使用的航空器技术能够垂直起降且操控简单，适用于低空飞行。航拍系统由航空器、遥控器、飞控软件、PC和云台相机构成，云台能够在-90°～±300°范围内转动。相机为24 mm的FOV84。镜头带自动对焦f/1.8-f11，传感器为CMOS，像素达到2000万。为达到五镜头摄影效果，通过DJIGO4软件完成环绕飞行模式设置，通过单点360°无死角拍摄完成地形地物倾斜摄影，角度达到-45°，选择太阳高度角大于30°择时进行影像采集，保证光强的同时减少阴影。将各圆形航线当成一个点，按照设定飞行半径进行飞行和拍照，设定半径超出高度20 m。而航拍高度为80 m，半径为100 m，将航向重叠度设定为85%，旁向为80%，地面分辨率达到3 cm。

1.3像控点布置

按照技术流程，完成相机参数设置和数据检查等前期操作后，需要采用GNSS-RTK技术确定像控点坐标，完成数据编辑，得到刺点后进行空中三角测量。根据现场勘探情况在公路等空旷区域布置像控点，考虑到建筑物较多需要采取网布点，按照航高、重叠率等确定相邻像控点距离。在建筑密集区域布置非地标点，完成航拍后对明显地物点进行判断。在使用载波相位差分技术（RTK）测量像控点时，需要保证水准气泡处于正中位置，通过连测3次取平均值作为信号固定解，确保每次结果互差不超2cm[。共完成36个像控点数据采集，采用CGCS2000国家坐标系统，完成27个像控点空三解算，利用剩余点完成模型精度检验。

1.4模型构建

对获取的数据进行检查，应确认拍摄的照片清晰，同时数量足够。发现照片模糊、过暗等情况需及时补拍，针对少数照片色彩亮度低等情况利用Photoshop软件完成匀色处理。利用野外控制点进行空三测量，对控制点进行加密，通过Context Capture软件进行加密点高程、位置分析，提供绝对定向控制点。利用软件自动建模，将像片单束光线当成平差单元进行建模，利用共线方程完成平差运算，对外方位元素进行解算，获得加密点地面坐标，生成空三测量结果[4]。运用密集匹配技术完成同名点匹配，可以准确获取地物信息，做好模型细节处理。对海量特征点进行提取，完成密集点云构建，并进行滤波提高数据精度。利用高精度点云建立三角网（TIN），需要先完成物体TIN构建，然后进行整体模型构建，在航片重叠度较高的情况下可以获得密集的TIN，反映真实地物结构。根据TIN构建白模型，根据二维空间点和三维物体表面对应关系完成纹理映射，能够生成色彩真实的三维模型。

1.5测图分析

利用模型进行测图，使用三维测图系统（EPS）采集数字线划图，直接将模型导入系统平台，由OSGB格式转换为DSM格式，然后在系统中加载，完成参数设置。在模型上进行点、线、面数据测量，并完成图层和属性设定，能够完成内业数据采集。针对无法确定属性地物，需要通过外业调绘进行补测，绘制对应区域线划图。

1.6精度检验

在地形图制作过程中，应先确认测图能否通过精度检验。在测区内选择9个检查点，利用RTK技术完成各点坐标测量后，在三维模型上读取各点坐标，对X方向和Y方向上二者差值ΔX和ΔY进行计算，统计精度，能够得到三维模型平面误差最大为0.329m，分析得到中误差为0.07m，高程最大误差为0.362m，中误差为0.09m，符合1:500地形图测量规范，说明采用倾斜摄影测量技术绘制的大比例尺地形图精度较高，可以满足需求。

2.倾斜摄影测量技术发展

2.1关键技术

2.1.1多视影像

全面反映地物纹理信息的同时，需要认识到各部分摄影比例具有渐变特点，应解决各像点分辨率不同等问题，以便通过去除粗差提高结果精度。采用多视影像技术进行测量数据处理，将根据影像间的几何变形和遮挡关系进行联合平差。对影像外方位元素进行同步采集，利用金字塔匹配策略完成各级影像同名点匹配，能够利用网光束法进行平差，获得可以高精度匹配的同名连接点[5]。针对各连接点和控制点坐标和辅助数据建立误差方程，对影像进行自校验，能够通过联合结算提高平差精度。在影像数据较多的情况下，需要考虑数据冗余问题，根据同名点坐标获取地物三维信息，进行影像密集匹配。结合无人机拍摄特点，使用mean shift法完成影像色彩分割，并通过半全局匹配方式获得初始视差图。将分割得到的块当成最小单元，通过Ransac法拟合分析，能够对视差平面进行精化。通过置信度传播方式进行分配，可以进一步提高结果精度。

2.1.2三维测量

在倾斜摄影测量中，三维测量为关键组成部分，能够通过将影像数据转化为矢量数据为后续工作奠定基础。运用三维测量技术要求在航拍过程中完成时间同步记录，通过有效核对信息降低数据错误发生概率，并通过校对信息获得准确数据。在测量区域范围较大时，将获得庞大数据信息，需要建立数据库加强各数据端连接，确保能够依靠计算机完成数据准确处理。采用模拟处理方式，通过构建数学模型进行数据特征分析，能够降低误差数值，保证模型质量。在实践过程中，可以利用自动化建模软件输出标准OSGB数据格式，自带LOD层级结构，可以通过超图软件完成对应格式数据读取，并通过match完成数据优化调度。

2.1.3单体化

采用单体化技术，能够凭借三角面片可分割性质进行模型边界确定。完成切割多边形的绘制，利用包围盒方法完成求交检测，能够进行三角面片切割，快速生成三角网。根据三角网和多边形交点进行计算，考虑不同相交情况，能够运用多种切割方法进行模型处理。完成三角网的剪裁和重构，重新赋予纹理，能够完成多细节分层，继而生成单体模型。

2.1.4效果修补

在拍摄过程中，受角度等影响容易出现模型表面平整度差的问题，造成模型出现失真问题。在应用过程中，需要完成效果修补，将空洞区模型导出后提取边界，完成三角网重构。对模型表面进行修正，目前可以采用超图软件等多种软件。在实践中，需要利用带水面符号完成空洞水体的修复，以便使生成的模型带有水纹等视觉效果。

参考文献

[1]彭娜.倾斜摄影测量技术应用现状与发展展望[J].地矿测绘, 2021, 4(6):32-33.

[2]王俊龙.倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的运用分析[J].产城:上半月, 2022(8):0073-0075.

[3]王继东.倾斜摄影测量技术在农村不动产测绘中的应用[J].智慧农业导刊, 2021, 1(4):4.

[4]陈良.倾斜摄影测量技术应用及展望[J].  2022.