摘要：目前，随着我国无人机技术的不断成熟，极大的促进了倾斜摄影测量技术的发展。近年来，基于无人机倾斜摄影测量技术生产的数字测绘产品越来越丰富，包括数字正射影像图（ＤＯＭ，ｄｉｇｉｔａｌｏｒｔｈｏｐｈｏｔｏｍａｐ）、点云数据、空三加密结果、实景三维模型等成果，无人机倾斜摄影测量技术的发展为快速、高效的生产这些产品提供了可能。倾斜摄影测量技术打破了传统只能搭载单相机从垂直方向拍摄的局限性，其通过多台传感器从不同的角度进行数据的采集，快速、高效地获取丰富的数据信息，真实地反映地面的纹理。无人机倾斜摄影技术进行地理信息产品生产具有快速、低成本、灵活等优点，并且后期数据处理方便、周期短、自动化程度高。通过研究倾斜摄影测量不同技术产品的精度，能够保证产品后期应用的可靠性和准确性。
关键词：倾斜摄影测量；空中三角测量；数字正射影像图；实景三维模型；精度评定
引言
在三维城市建模过程中最重要的２个步骤就是建立三维建筑物模型和给建筑物添加纹理信息。但传统摄影测量三维建模在侧面纹理信息提取上相对缺乏，需要人工从地面拍摄照片作为纹理补充，且树木、道路等要采用虚拟形势，工作量大、耗时长、费用高，不能满足发展需求。因此，迫切需要快速、高效、精确的实景三维建模。针对上述问题，本文提出了一种基于倾斜摄影测量技术的实景三维建模方法：利用先进的倾斜摄影测量技术能够获取丰富的纹理信息，生成密集的三维点云，结合自动化实景三维建模技术可以得到真实的三维场景。
1倾斜摄影测量
倾斜摄影测量技术主要是从１个垂直和４个倾斜共５个不同角度采集高分辨率影像数据。倾斜影像提供的地物侧面纹理信息可用于实景三维建模纹理数据的提取，通过相关软件进行内业数据处理并进行实景三维建模。与此同时，其拍摄的高分辨率影像可以提供更多的地物信息，降低遮挡物对后期数据处理的影响，因此所建立的三维模型具有很好的侧面纹理信息，其不仅能够较为真实的反映地面的地物属性，同时通过ＰＯＳ技术可以获得地物的地理位置信息。倾斜摄影测量的主要技术有多视影像联合平差、多视影像密集匹配、点云融合与构网、纹理映射等特点，与其相关的技术成果可用于城市管理、数字城市建设、灾害评估、应急指挥、环保监测、工程建筑、房地产、实景导航、旅游规划等，随着硬件设施和数据处理方法的逐步成熟，其应用也越来越广泛。
2基本原理
2.1实景三维建模技术路线
倾斜影像是通过具有一定倾角的倾斜航摄相机获取的，具有如下特点：①可以从多个位置、不同角度拍摄，影像数据丰富，基本覆盖顶面和侧面纹理；②搭载在低空飞行平台，保证了高分辨率和较大的视场角；③同一目标区影像可能存在多重分辨率；④倾斜拍摄会存在地物遮挡现象。利用倾斜摄影测量技术进行实景三维建模的关键技术包括影像预处理、区域网联合平差、空中三角测量、倾斜影像密集匹配、ＤＳＭ点云生成、ＴＩＮ构建、纹理映射及实景三维建模等。其中，关键点是正射影像、倾斜影像如何联合平差及空中三角测量自动生成三维模型和纹理映射，它为后续数据处理及三维建模奠定基础。
2.2倾斜摄影基本原理
倾斜摄影测量技术是当前国际测绘领域一项新兴、热门的技术。它颠覆了传统航空摄影技术，融合了正射和倾斜影像，通过在飞行平台上搭载多台航摄仪（或传感器）同时从垂直、倾斜等多个不同角度的拍摄将用户引入真实世界。倾斜摄影平台的发展使三维建模技术得以进步。国内外倾斜摄影平台较多，如徕卡公司的ＡＤＳ４０和ＲＣＤ３０、美国的Ｐｉｃｔｏｍｅｔｒｙ、微软公司的ＵＣＯ、四维远见的ＳＷＤＣ－５、中测新图的ＴＯＰＤＣ－５等。以５拼相机为例，在飞行平台上安装５个镜头，朝向分别为垂直向下、向前、向后、向左和向右，便可在飞行的过程中以１步频率同时获取多个角度的倾斜影像。
3试验及精度评定
3.1精度评定
为确保试验数据的精确性，需要对成果图进行数学精度的验证，该试验从界址点点位和界址点间距两个方面进行精度评定。
3.1.1精度评定方法
直方图和正态分布曲线是常用的数据分布形态探索性分析方法，数据的探索性分析是挖掘数据深层含义的基础和前提。借助直方图和正态分布曲线对界址点点位误差和间距误差进行探索性分析，探寻数据的分布状况和统计规律，以对数据做深层次的分析奠定基础。
3.1.2精度评定结果分析
１）界址点点位精度评定结果分析。为保证界址点点位精度检验的准确性，依照“均匀分布”的原则在测区内选取２１９个界址点做精度评定。对利用倾斜摄影进行大比例尺地籍测量所获界址点坐标数据进行精度检验。
２）界址点间距精度评定结果分析。本试验选取３０组界址点进行间距精度评价，利用卷尺和钢尺等测量工具实地测量界址点之间的距离数据，与大比例尺图上获取的数据进行较差计算。
3.2正视影像空中三角测量结果精度
将垂直方向拍摄的影像称为正视影像，在Ｃｏｎ－ｔｅｘｔＣａｐｔｕｒｅ软件空三加密平差处理时，同时在测区内均匀地选取３０个地物点作为检查点，空中三角测量过程会直接解算并输出其坐标值，统计输出坐标并与ＲＴＫ采集的实测点对比进行较差。
统计得到正视影像空三解算成果的平面位置中误差为０．０６１ｍ，高程中误差为０．１３５ｍ，平面位置的最大残差为０．１４０ｍ，高程最大残差为０．２２０ｍ。根据《数字航空摄影测量控制三角测量规范》对空三加密成果的规范，正视影像空三加密检查点的平面、高程精度满足１∶５００比例尺的精度要求。
结语
通过探究无人机倾斜摄影测量的不同测绘产品成果的生产流程，基于实例验证了正视影像空中三角测量、正视影像联合倾斜影像空中三角测量、ＤＯＭ、实景三维模型的精度。试验结果表明，正视影像空中三角测量和倾斜影像空中三角测量满足《数字航空摄影测量控制三角测量规范》中１∶５００比例尺的平面和高程的精度要求，可用于大比例尺数字测绘成果的生产，其中倾斜影像的空三精度高于正视影像的空三精度。ＤＯＭ的平面精度满足１∶５００正射影像图中误差对平地、丘陵地的规定，可用于１∶５００比例尺ＤＯＭ的快速生产；实景三维模型的平面和高程精度满足１∶５００比例尺的成图精度要求，可用于大比例尺数字线划地图（ＤＬＧ）的采集生产。
无人机倾斜摄影测量技术为大比例尺数字测绘产品提供了一种高精度、高效率、低成本的生产途径，弥补了传统航测作业周期长、生产效率低的不足，适用于快速生产地形数据产品。通过研究表明，基于无人机倾斜摄影测量技术可以生产高精度的大比例尺ＤＯＭ、实景三维模型产品，但在空中三角测量成果生成各种产品的具体流程中，各个生产流程对成果精度的具体影响还待进一步研究。
参考文献
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