无人机倾斜摄影技术在三维城市建模中的

无人机倾斜摄影技术在三维城市建模中的

摘要：随着科学技术的不断发展，近几年来国际遥感领域也有了不小的突破，

取得了实质性进展，倾斜摄影测量技术就是近年研发出来的新型科技。倾斜摄影

技术不仅可以全面地展现地理信息，甚至能够透过定位、全景等一系列客观信息，来加快航拍摄像的速率，从而使其自动完善建设三维立体图形。无人机倾斜摄影

是目前市场以及国际上最为热门的城市三维建设的研究内容，本文通过分析无人

机倾斜摄影技术，并结合具体案例探讨无人机倾斜摄影技术在三维城市建模中中

的实际应用。

关键词：无人机倾斜摄影；三维建模；无人机应用

引言

当前状况下，我国经济发展迅速，科学技术水平不断提高，城市化进程不断

加快，各种新科学、新技术运用到城市发展的设计与规划中。一般情况下，在城

市测绘工作之中，会借助现代科技技术，无人机与计算机网络进行有效的连接，

无人机所拍摄的画面能够实时传输给技术人员，技术人员可以根据实际需求做出

及时反应。无人机倾斜摄影技术是一种典型的新兴测量技术，在城市测量与设计

中有着越来越广泛的应用。将无人机倾斜摄影技术应用到城市三维建模中，能够

有效提升三维建模的效率与精确度，具有重要的发展意义。

1无人机倾斜摄影测量技术关键节点

无人机倾斜摄影的本质内涵在于将多台传感器搭载于无人机平台，并且运用

影像采集的手段来收集多个倾斜角度以及一个垂直角度上的地物影像。在此前提下，关于多个视角的地物影像信息即可予以精确的获取。因此可以得知，运用无

人机作为辅助的倾斜摄影手段本身具备较高测量精度、较低成本、较多成果种类、自动化建模、生成真实场景以及获取多个数据源的独特优势。在目前阶段中，无

人机倾斜摄影的手段已经能灵活适用于测绘行业与领域，进而全面突显了三维摄

影手段具备的独特优势所在。

1.1无人机倾斜摄影测量的组成

无人机倾斜摄影测量由飞行系统、飞行平台、地面控制系统，数据输送系统

等构成。风行的控制系统主要是指无人机按照指定的航线进行飞行、拍摄以及定位。飞行平台是给摄影机提供一个固定的场所使其更加平稳地被绑定其中，地面

控制系统主要作用是接收无人机传送回来的图片、地理信息等重要数据，数据传

送是发出指令控制信息的传输。

1.2无人机倾斜摄影测量

在无人机进行摄影测量开始前，必须要挑选合适的飞行数据、遥感影像数据、高度等数据，进行合理地调整。例如，无人机的型号、大小、宽度、蓄电能力、

拍摄情况等，通过这些信息来保障无人机飞行的高度、路径以及拍摄时长。它依

照事先设定好的航线进行拍摄，在航行结束之后，筛选拍摄的相关数据信息。如

若符合要求，进入下一步工序；如若不尽人意，再次拍摄。

1.3三维建模

三维建模是倾斜摄影测量的重中之重，模型的质量、造型等将会直接影响后

期对它的使用结果。通过无人机倾斜摄影进行拍摄测量之后，可以得到测绘区域

最为原始的地理数据信息。在拍摄的过程中很有可能受到光线、风力、拍摄角度

的干扰，使得原始资料在色彩的饱和度等方面留有些许不足。因此必须将其进行

统一的处理，通过各种技术手法技术手法高科技不明顺将其进行还原，并由专人

进行检查，从而得到最为真实的、全面的三维立体模型。

2无人机倾斜摄影技术在城市三维建模中的应用

本文以某市新区为例，测区区域面积约5km2，测区范围内地势较为平坦，主要包含建筑、花园、水体和绿地等，飞行环境良好。

2.2数据处理技术流程

采用Smart3D专业软件对采集的数据进行分析处理，数据分析处理采用

Smart3D专业软件，无须人工干预，可连续多角度拍摄，并在此基础上全自动地

将纹理映射到对应的模型上，迅速生成城市三维模型。具体如图1所示。

图 1 城市三维模型构建流程

2.3影像预处理

无人机拍摄影像完成后，需对获取的影像进行质量检查，主要针对文件格式、影像质量、影像的重叠度、影像变形及POS信息与影像对应关系等，对质量不佳

的影像进行修复。此外，为保证影像色彩整体美观要求，还需对原始影像进行匀

光匀色，确保测区内影像数据色调一致，无偏色。

2.4空三加密及实景三维模型构建

基于Smart3D专业软件平台，对每级影像进行同名点获取、自动匹配及自由

网光束法平差。利用影像密集匹配技术自动匹配出所有影像中的同名点坐标，进

而生成对应地物高密度点云数据，精确地表达该区域的地物细节。基于点云数据

来构建地物三角网（TIN）模型，优化三角网，调整至与原始影像分配相匹配的比例，分析连续曲面的变化。利用空三加密建立影像之间的三角关系形成TIN，再

由TIN构成白模，软件自动从影像中获取对应的纹理，并将纠正后的影像纹理赋

予到对应的白模上，最终生成测区实景三维模型。

2.5精度分析与效率对比

该测区采用5点法布设像控点，测区四周各布设一个像控点，测区中间位置

布设一个像控点。为评定无人机倾斜摄影测量建模的精度，在测区范围内均匀选

取12个特征地物点作为检查点。像控点和检查点均基于城市CORS系统，采用GPS－RTK进行野外测量，并将外业测量的坐标作为实测值，在三维模型上量取检查点坐标，通过和实测数据进行对比，计算出平面中误差为0.05m，其中平面最

小误差为0.03m，平面最大误差为0.07m；同理，可计算出高程中误差为0.21m，其中最小高程误差为0.09m，最大高程误差为0.32m。通过实验结果可以看出，

基于无人机倾斜摄影测量的三维建模精度较高，完全可以满足项目的要求。

工作效率方面，采用无人机每天可航拍3个架次，1个架次航拍6km2，在天

气良好的情况下0.5天即可完成拍摄任务，数据采集约0.5天，其余工下转第90页