无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用_1

无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用
发布时间：2021-05-31T08:14:00.099Z 来源：《房地产世界》2021年3期作者：支虎成
[导读] 无人机摄像技术是在无人机上搭载多个影像采集传感器，并且同时从垂直和4个倾斜的方向采集出5个不同角度的影像，拍摄出一个真实直观的世界。

连云港四方测绘勘察有限公司江苏省连云港市 222001
摘要：进入21世纪，现代社会无论是人们的日常生活还是各行各业的发展，都深受科学技术发展的影响，发生了巨大而深刻的变化。

其中，倾斜摄影测量是随着科学技术的发展而出现的一项重要技术。

利用同一飞行平台上的多个传感器同步采集图像，获取真实的地面信息，在经济建设的许多领域得到了广泛的应用，并充分发挥了其优势。

随着倾斜摄影测量技术的发展，对航空摄影的效率、清晰度和分辨率提出了更高的要求，推动了倾斜摄影测量技术的创新和无人机倾斜摄影测量技术的变革。

无人机倾斜摄影测量的出现极大地拓展了摄影测量的应用范围。

鉴于此，本文主要分析了无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用。

关键词：无人机；倾斜摄影技术；测绘工程
1无人机摄影技术
无人机摄像技术是在无人机上搭载多个影像采集传感器，并且同时从垂直和4个倾斜的方向采集出5个不同角度的影像，拍摄出一个真实直观的世界。

伴随着无人机技术的高速发展，相关行业对无人机所具备的垂直摄影技能和倾斜摄影技能进行广泛使用。

通过对无人机的这2种技术进行对比发现，无人机倾斜技术可以在各种角度获取高分辨率的影像信息，还能自动生成数字三维模型，并非常广泛地应用到城市管理、应急救灾抢险和建设数字城市过程中。

对比传统垂直摄影技术，再也不用配戴立体观测眼镜开展测图工作。

2倾斜摄影技术
倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影象只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从1个垂直和4个倾斜5个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。

倾斜摄影测量是通过获取研究区域各摄站点含垂直、前视、后视、左视、右视5个方向的影像，生成三维实景模型来研究被摄区域地物的平面位置、大小、性质、形状、侧面、立面、纵横断面、地形起伏及场景模拟等特征的高新技术方法。

而传统的摄影测量主要是通过获取研究区域各摄站点的中心投影影像生成正射影像来研究被摄地物的平面位置、大小、形状和性质。

传统的摄影测量主要用于生产正射影像、测制各种比例尺地形图；而倾斜摄影测量除了可以生产正射影像、测制各种比例尺地形图，还能生产三维实景模型，测量地物的侧立面和纵横断面，进行三维场景模拟等，360°无死角地对地物进行研究，极大地扩展了摄影测量的应用。

3无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用
3.1外业倾斜摄影航线设计
外业倾斜摄影航线设计是无人机倾斜摄影技术在测绘领域中应用的基础，在航线设计过程中，将无人机的飞行高度、分辨率要求等详细信息标注在设计图中。

本文以某测绘区域为例，旁向重叠度选择70%，航向重叠度选择75%。

3.2无人机数据处理软件及优势分析
本文所使用的数据处理软件是southuav air three软件，具有以下优点：（1）该技术可以提供在线自标定功能；（2）实现了低空影像的自动空中三角测量控制和平差；（3）自动、手动和自动手动三种建模方法，实现了（4）高精度点云数据、三维模型图和航空三维加密结果；（5）高效生成DEM和DOM；（6）可集成CASS、jx-4等多种软件支持使用，VirtuoZo等软件拓宽了图像的应用范围；（7）计算速度明显提高。

此外，该技术还可以利用南方图像处理云平台，利用“云”中的信息为客户提供服务，实现对云计算平台资源、硬件和应用系统性能的管理和故障监测。

云服务提供：为云服务消费者提供统一的登录界面和访问权限；通过虚拟化技术的集成，形成对外部资源（包括内存池、服务池、存储池等）的池管理，并通过云平台管理提供运营环境等基础服务；提供数据挖掘、数据分析和数据显示工具，实现“一键式处理”，整合成三维结果，节省人工成本，大大提高运营效率。

3.3地面GPS同步观测
（1）地面GPS部署。

为保证数码相机系统和机载GPS/IMU系统技术的实施，在测量范围内有利区域设置GPS接收机，便于GPS同步观测，获取相应的观测数据。

GPS计算完成后，可以判断精度满足基本要求。

（2）GPS接收机和观测。

在完成GPS观测站建设的基础上，同步数据观测需满足以下要求：（1）GPS接收机采用双频仪，精度越高越好，数据采集间隔1秒（2）观测时应提供足够的电源，保证观测时不间断供电（3）无人机飞行前，飞行摄影前至少需要8分钟同步初始化
测量（4）无人机返回后，它还需要至少8分钟的静态测量来完成测量。

3.4 POS数据处理
（1）文件处理。

在无人机航拍过程中，产生了大量的文件数据，包括相机的曝光信息、GPS站的伪距坐标、飞行时间信息等。

因此，在文件数据处理过程中，会剔除无用的数据，即在无人机整个飞行过程中，对记录的内容进行适当的处理，使相机曝光时间的标记记录与文件中的曝光记录保持一致，从而奠定了无人机飞行的基础。

（2）GPS数据处理。

GPS数据的处理是实现倾斜摄影数据处理的基础，将原始数据下载后进行预处理工作，把原始数据的DAT文件转换成为具有统一格式的O文件和N文件，将数据中的出发事件TXT文件分离出来，为后期开展GPS精确处理和Mark点内插提供基础。

3.5倾斜摄影质量控制
倾斜摄影质量的控制是提高无人机倾斜摄影质量的有效措施，主要包含了数据获取质量控制和POS数据质量控制两方面。

3.5.1数据获取质量控制
数据获取质量控制包含了摄影时间控制、飞行质量控制、影像质量控制和补摄与重摄等内容。

其中，摄影时间控制，即在摄影过程中要选择合适的时间段，精确计算太阳高度角对影像摄影的影像作用，一般选择10时至14时进行相应的工作。

飞行质量控制，在不影响正常影像数据处理的前提下，旁向重叠度应大于像片范围的15%，所获得的影像数据才能视为合格；航向重叠区域应至少超过边界一条基线，本文所举实例的垂向重叠度为70%，航向重叠度为75%，满足了基本要求；在无人机飞行过程中，旋偏角应小于15°，在像片重叠区域的旋偏角应小于25°。

影像质量控制是影响后期影像数据处理质量的决定因素，因此，在获得影像后要检查影像的反差是否适中，像片颜色的饱和程度，色调是否一致等，检查像片的层次是否分明，分辨率能否达到设计分辨率要求等内容。

补摄与重摄，在无人机进行倾斜摄影过程中，难免出现摄影影像不达标，出现漏洞等问题，对于已出现的漏洞或缺陷要及时进行补摄或重摄工作，且必须严格按照航线飞行设计进行，长度要满足区域网加密布点的要求；此外，在补摄与重摄过程中使用同一类型的数字航摄仪，可以消除系统误差。

3.5.2 POS数据质量控制
POS数据质量是影响倾斜摄影质量的关键环节。

倾斜摄影数据采集后，要及时检查地面基站GPS数据是否有异常，及时找出异常数据的原因并进行处理；检查机载GPS数据是否未及时锁定。

如果有，应记录失锁的时间段和间隔，以及是否需要补拍或重拍；检查IMU数据的连续性，及时分析和处理不连续数据；为判断测量精度是否符合设计要求，如不符合要求，应重新进行测量。

4无人机倾斜摄影数据流
无人机倾斜摄影的数据流首先要完整地获取基本信息。

无人机倾斜摄影可以快速获取地面物体的信息。

该信息包括城市住宅的外框和周边的矢量信息。

根据倾斜摄影信息，工作人员可以根据倾斜摄影信息快速生成三维模型测绘地形图。

其次，快速建立模型库。

基于无人机倾斜摄影提供的数据，借助第三方数据处理软件，通过提取无人机倾斜摄影数据，提取人机交互的三维模型，通过人机交互生成三维模型。

检查数据无明显错误后，将执行三维模型的计算，建立空间系统的参照，提交项目并设置名称，这样您就可以查看模型生成的结果。

结束语
总之，与传统的测量技术相比，无人机倾斜摄影测量技术具有非常显著的优势，其不仅影像的清晰度高，而且所出的模型也更精细和真实，因此能够更好的满足工程项目对建筑模型的需要。

在三维模型构建完成以后，技术人员还可以将其与地下管线工程进行有效的结合，通过 GIS、可视化以及三维仿真技术来对已建设完成的地下空间进行查询和展示，由此来为工程建设提供更加精确的数据资料。

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