摘要：五镜头倾斜航摄测量技术能够获取到更为细致、精确的测量结果。本文将对五镜头倾斜状态下航摄系统构建进行分析，探究五镜头倾斜状态下进行航空摄影测量的策略，以期推动相关技术的发展。
关键词：航空摄影；倾斜；相机
引言：传统的航空摄影测量主要是将拍摄装置的主光轴与目标垂直进行拍摄测量，简称垂直摄影策略，能够获取到目标的顶部信息；而五镜头倾斜航摄能够获取更高精度、更真实的三维影像数据。基于此，对于五镜头倾斜状态下的航摄测量应对策略的探究有着重要意义。
1 倾斜航空摄影系统的构建
1.1 相机位置
航空摄影相机的相对位置直接关系着拍摄的覆盖范围、影像重叠度以及影像分辨率范围。相关研究表明最优的分布方案为在五镜头倾斜的状态下航空摄影的下视相机对地观测保持垂直，获得相应的垂直影像，其余的前视、后视、左视、右视相机保持倾斜位置。相机的主光轴与相机放置的垂直结构的夹角应保持在40°-50°；因为相关研究表明，该角度拍摄的影像与人眼视觉感知到的影像最为相近。与此同时，该角度范围在航空摄影测量过程中为大倾角。
1.2 相机视场角与倾角
三维图像的建模质量与影像分辨率有着直接关系。在三维建模阶段，应确保摄影的影像分辨率始终一致，同时影像重叠度还要符合相关标准。因此，要裁切倾斜影像，将分辨率区别较大的影像近、远端进行裁剪。在设计航空拍摄的航线时要符合测试影像的分辨率范围，满足倾斜影像的几何关系。经相关计算可得，倾斜影像GSD与倾角，倾斜相机的像素、焦距，飞行高度有关。例如，倾角越小，远地点的GSD数值越小，远点GSD与近点GSD的差别也越小。同时，垂直影像的中心点分辨率与倾斜影像中心点分辨率大致相同，垂直影像的分辨率要超过倾斜影像最小分辨率的三倍以上。
1.3 相机选用
摄影交会角与拍摄影像质量与相机的类型有着直接关系。相机类型会直接决定最终的测量精度。如何科学合理地选配航空倾斜摄影的五个相机设备是获得最佳影像效果的关键。相机的常用焦距在60至120mm区间范围内。视角的大小与焦距大小成反比，即焦距越小，则视角越大，获得的纹理信息越少；反之，焦距越长，则视场角就越小，影像信息就更丰富。在选取相机类型时应充分考虑到侧视影像与下视影像的不同，选择最优的相机搭配方案；通常在选取相机时应保证侧视相机的分辨率与下视相机的分辨率相同。
1.4 平台校验
对平台进行检查校验的目的是借助测量即相机的相对关系明确五镜头倾斜状态下摄像机与倾斜相机的相对位置。现阶段，空三软件对于大倾角影像的分析、处理较为困难；因此，在实际的航空摄影测量过程中会计算下视相机的位置，进而得到侧视相机与其的相对关系，计算得出外方位元素[1]。
航空摄影测量的五个相机设备的姿态参数与相对位置依照摄影范围的像点坐标与控制点坐标并依照空中三角测量法则构建相应的贡献方程进行计算。
1.5 影像裁切
倾斜影像越远离边缘则分辨率越高，影像物体也越小。
在对倾斜影像进行裁切处理期间，为符合相应的精度要求，需要保留符合要求的倾斜影像，得到最终的有效图像。在航线设计要求下倾斜航空摄影的测量结果需要保障裁切后的有效影像的总和可以覆盖全部测量区域。相关研究表明，有效影像和原始影像的比值与相机参数设置的合理性有着重要关系，其比值越大则相机参数设置越合理[2]。
2 五镜头倾斜状态下的航空摄影测量的应对策略
2.1 调节分辨率、航高、摄影时间
在航空倾斜摄影期间，需要注意阴影大小及太阳高度角，阴影的大小会直接影响影像的后期处理效果；地势陡峭的山区和城市密集建筑区域会产生较大的阴影。五镜头倾斜状态下的航空摄影测量通常会选取高差较大的山区或高楼林立的城区，两者都有较小的摄影面积、较高的分辨率能产生更具真实感的三维实景；同时，注意将分辨率保持在0.03-0.2m，并根据测量的实际情况设置特定的分辨率。借助下视相机进行摄影测量时，影像分辨率的设定应遵循下列标准：产品比例尺为1:500，影像分辨率应小于8cm；产品比例尺为1:1000，影像分辨率应为8-10cm；产品比例尺为1:2000，影像分辨率应在15-20cm。
在航空摄影测量时，若通过分区生产测绘标准产品，应保持摄影高差大于航空高度的四分之一。在确保航线直线的前提下，分区操作应尽可能地拉大跨度。若航空摄影测量仅产生三维影像数据，则可依照目视效果确定相应的分辨率。与此同时，摄影测量最低与最高的分辨率以及重叠度会受到航空高差影响；相关研究表明，若最低点与最高点的分辨率大于基准面的1.5倍时需要进行分区操作。
2.2 设计航线、影像重叠度、分区覆盖
在五镜头倾斜状态下进行航空摄影测量时，为获得全方位、无盲点的信息影像，保障多影像的整体测量效果。尤其是在高层林立的建筑密集区应使用大重叠方式获取影像。航向的重叠度应保持在70-80%，旁向重叠度应保持在50%-80%。在选择重叠度时，两者数值可以相同。依照旁向与航向的覆盖区域同拍摄相机的视场角与倾角的关系，进行相关计算可得出：在实际的摄影测量过程中，由于天气情况等外部因素的影响，旁向与航向的覆盖面应超过设定的边界线并在实际基线的理论数值的基础上增加2，在航线数的理论数值上增加1。若航向与庞向的视场角为40°、倾角为45°、重叠度为70%，依照相关公式进行计算可得出分区界限值为6.5；在实际航空摄影测量时要超出6条航线8条基线。
2.3 校验场调校
航空摄影的校验场应尽可能地设置在平坦地势区域，应远离密集的高层建筑群、大面积植被覆盖区、水域覆盖区。通过航空摄影校验场测试相关参数并借助坐标转换计算得到外方位元素，外方位元素应包含三个姿态数据以及三个位置数据;结合RCD30航空摄影装置对航线进行敷设,设计井字形航线方案，保证每条航线均能往返一次，共计8条航线，保持航线高度与作业高度一致。当旁向与航向的重叠度超过75%，需要使用其他种类的倾斜航空摄影仪；若重叠度小于75%，可选取3到4条航线进行检验。
结论：综上所述，通过确定相机的相对位置、相机的视场角与倾角、相机选用、平台校验、影像裁切能够构建航空摄影系统。通过调节分辨率、航高、摄影时间，设计航线、影像重叠度、分区覆盖以及校验场调校能够更好地完成五镜头倾斜状态下的航空摄影测量工作。
参考文献：
[1]陶美斌.航空摄影测量技术在土地规划中的应用[J].无线互联科技,2020,17(7):14-15,20.
[2]杨壮.工程测绘中无人机航空摄影测量应用分析[J].建筑工程技术与设计,2020,(10):3579.