娄伟悦
昆明新网测绘有限公司 云南 安宁 650300
摘要：无人机倾斜摄影测量技术是一项新技术，为大规模地形图绘制提供了新模式。本文介绍了使用专业的建模和绘图软件创建地形图的技术过程，结合了基于斜摄影测量技术的1：500地形图调查项目。这种方法通过内外业协作将以前繁重的野外工作转移到内业，从而大大降低了外业工作人员的劳动强度。与传统的测绘方法相比，该方法大大提高了现场效率，具有广阔的实际应用和推广前景。
关键词：无人机；倾斜摄影测量；地形图
前言：将无人机倾斜摄影技术应用于大比例地形图测绘可以更好地确定和识别在点位置可能发生的误差，并基于此基于三维模型量测地形图，可以验证测量地形的可能性和准确性。因此，在此前提下，有必要考虑无人机倾斜摄影技术在大比例地形图上的应用。
一、无人机倾斜摄影技术简析
（一）应用价值
无人机倾斜摄影技术具有很高的技术应用价值。如您所知，随着我们经济的快速发展，数字城市的建设正在加速发展，这与空间地理信息的支持密不可分，在这一过程对大比例地形图的快速获取有着更高的要求。由于固有的缺陷，无法忽略传统的地形图测量和地图绘制方法，这导致了存在着轴作业效率低和出图时间长以及成本高的缺点。同时，无人机倾斜摄影技术的诞生推翻了传统的测绘操作。该技术从无人机的低空多镜头摄影中获取高清3D图像数据，自动生成3D地理信息模型，并快速实现地理信息。它具有高效，低成本和准确数据的特点，灵活的操作和辅助信息可满足研究和制图行业的不同需求。
（二）应用优越性
无人机倾斜摄影技术应用的优势显而易见。一般来说，随着我国无人机技术的飞速发展，无人机垂直摄影技术及其相应的倾斜摄影技术在这一过程中得到了越来越广泛的应用。在此过程中，与无人机垂直摄影相比，无人机倾斜摄影技术可以捕获多角度的高分辨率图像并生成数字3D模型，这对于数字城市建设和城市管理非常有用，它可以更广泛地用于紧急救援和救灾中。无人机倾斜摄影技术的优越性也体现在通过数据处理获得的数字3D模型中，并且可以直接测量3D模型的地形图，因此与传统的垂直摄影技术相比可以避免戴立体观测眼镜进行测图，故其在小范围测 图时能够具备一定的实际应用价值和意义。
（三）基本原理
无人机倾斜摄影技术的应用必须遵循相应的基本原理。无人机倾斜摄影技术的基本原理是在无人机飞行平台上安装多个数码相机，并且此过程可以同时从多个不同的垂直和倾斜角度收集高分辨率图像。通过结合无人飞行平台搭载的系统就能够可以获取数据和图像的控制点。可以使用相关软件处理无人机倾斜摄影技术，以获取数字表面模型，数字正摄影像和3D模型的摄影测量结果。基于对象的多视图立体匹配算法可基于真实图像纹理生成真实3D模型，可以预期这将具有优异的效果。
（四）关键技术
非倾斜摄影应用与关键技术支持密不可分。一般而言，无人机倾斜摄影技术可以执行无约束区域网平差和附加约束的区域网平差和倾斜影像的直接定向。无人机倾斜摄影技术本身具有地面上物体的几何变形较小和分辨率变化较小的优点。因此，与传统的灰度和基于特征的匹配方法相比，可以更好地完成数据匹配任务。 无人机倾斜摄影技术可以被认为是实现精细3D建模的关键，因为它可以通过紧密匹配倾斜图像来获取高精度和高密度的点云数据。
二、基于倾斜摄影生成三维模型测绘地形图的流程
基于无人机倾斜摄影生成3D模型测绘地形图技术主要是图像控制点和坐标测量的合理布局，无人机倾斜照片的获取，3D模型的建立，地形图制作，具体技术流程。
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三、无人机倾斜摄影测量
（一）外业数据获取
该项目使用DJI Spirit 4 RTK无人机，具有3D / 5方向飞行模式，飞行高度70m，航向重叠率80％，侧面重叠率70％。分别收集正面，背面，左侧，右侧和底部的影像信息。
（二）数据处理流程
全自动3D建模主要基于摄影测量，对角线图像的预处理，多视角影像的匹配，三角网的构造，纹理贴敷等流程以及最终的高分辨率3D模型等过程。当前用于自动建模的主流软件是Smart3D软件。
现场图像将控制点坐标和图像数据（精灵4RTK影像包含POS数据）导入到软件中，以进行全自动3D建模。对于3D模型数据或3D TIN纹理计算，Smat3D自动化建模系统不需要人工干预。
1.空三处理
使用Smart3D软件，导入图像数据（包括POS数据），提取特征点，然后提取具有相同名称，相对方向，匹配为连接点，区域网平差等步骤的运算处理，得到摄区合格的空中三角测量成果。
2.密集点云生成
根据输出的空中三角测量结果，从提取的图像的特征点生成高密度点云数据。
3.构建TIN网模型
建模的计算任务比较大。为了提高数据处理速度，将拍摄区域分为N个模型进行处理。可以快速生成TIN网络，以在每个模型块中构建更精细的网络。
4.自动纹理映射
对TIN网络模型执行自动纹理映射，以基于高分辨率图像的实际纹理生成3D模型。该模型可以导出为OBJ，OSGB等格式，并导入市场上的主流应用程序平台以供客户查看。
（三）三维模型矢量化采集
iData 3D 是一款集测绘数据采编成图、数据入库、产品制作和生产任务管理于一体的地理信息数据处理平台。它可在实景摄影测量环境中进行大比例尺测图作业。
1.数据采集
iData数据工厂使用海量点云和倾斜三维模型数据，直接基于点云或DSM生成DLG数据。它不仅易于操作，还满足GIS入库的要求。
iData可以直接以Smart3D生成的osgb / s3c格式打开对角3D模型，也可以根据DEM和DOM结果生成osgb格式的DSM模型，然后加载并显示它。在本文中，我们使用倾斜的3D模型进行数据收集。
2.iData 3D 数据采集模式
（1）矢量数据提取
iData 3D基于iData数据工厂，并具有二维和三维操作环境。使用测图软件对房屋的矢量表面，包括地面的点状地物和线状地物的提取，精度可靠。
（2）直角绘房
此功能通常适用于墙壁相对平坦的建筑物。要绘制一个直角房屋，用户只需要在第一个墙面上收集任何两个点，然后在另一堵墙面上收集任何点（也就是房屋的内角），它们都是90°。
若其中一个房屋墙面与上一个墙面不垂直，则此表面称为非直角墙面。以直角绘制房间时，可以选择非直角墙上的任何点作为墙面。首先，完成其他直角墙的绘制，以产生第一间房屋的表面。然后再次使用直角绘图室命令准确绘制非直角墙的面。其他虚构的墙壁形成了封闭的第二所房屋的表面。最后，在第二个房屋的表面上切割第一个房屋的表面，并切割非直角墙的表面。与一次性绘制的房屋表面相比，此方法减少了采集人员的错误，并且具有较高的准确性。
除了如上所述通过墙壁收集建筑物的侧面外，还可以通过俯视建筑物时收集屋顶的所有侧面，以直角绘制房屋。同样，在第一条边线上要采集两点，在另一边上各采一点。
（3）高程点采集
iData 3D可以直接在3D模型上收集高程点。创建点时，应选择没有植被覆盖的硬化路面或裸露土地，并根据图纸比例均匀地收集高程点。
（4）赋予编码
iData自带字典功能，操作简单，无需记住所有cass编码。
结语：综上所述，基于无人机倾斜摄影测量技术的3D建模是一个复杂的数据收集，处理分析，3D建模，数据管理等过程。项目实践证明，通过3D模型创建地形图的方法在野外工作量，任务复杂性和制图周期方面明显优于传统的地形图集合。从精度的角度来看，地表裸露的表面积可以满足1：500的比例尺平面和高程误差要求。要实现更高的图像采集效率，更高的3D模型精度和更快的矢量采集速度的所有方法实际上都需要进一步的研究。
参考文献：
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