孟显卓
安徽省地球物理地球化学勘查技术院 安徽省合肥市 230022
摘要：在进行经济发展的同时，科学技术也在不断发展，科技的进步给各行各业的发展带来极大的便利，也形成行业新的发展。无人机倾斜摄影测量技术的应用越来越普及，该技术在测绘老旧城区地形图中的应用效果也成为行业关注的重要话题。本文阐述了无人机倾斜摄影技术应用的基本原理及其必要性，对无人机倾斜摄影技术应用要求以及基于无人机倾斜摄影技术的老旧城区地形图测绘应用进行了探讨分析。
关键词：无人机倾斜摄影技术；老旧城区地形图；应用
随着无人机技术的快速发展，无人机垂直摄影技术和与之相对应的倾斜摄影技术都得到了广泛应用。无人机倾斜摄影技术还表现在通过数据处理得到的数字三维模型能够进行测量，并且还可以直接地在三维模型上进行量测地形图。
1无人机倾斜摄影技术应用的基本原理
无人机倾斜摄影技术的应用原理是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用的是五镜头相机），同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片（一组影像），镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的影像称为斜片（四组影像）。并多角度采集信息，配合控制点或影像POS信息，影像上每个点都会有三维坐标，基于影像数据可对任意点线面进行量测，获取厘米级的测量精度并自动生成三维地理信息模型，快速获取地理信息。影像中包含丰富的真实环境信息，可对影像信息的数据深度挖掘，具有高效率、低成本、数据精确、操作灵活、侧面信息可用等优点，极大调节测绘内、外业的协同工作，解决了天气等外因造成的传统人工作业延误。传统二维数据已不能满足城市行业的日常工作需要，三维数据可视化已经开始慢慢代替二维，成为现今城市基础建设、规划的重要环节，是数字城市的重要表现手段。
2无人机倾斜摄影技术应用的必要性
随着社会经济的发展以及城市化建设的不断推进，工程项目建设日益增多，而每个工程的开展都离不开空间地理信息支持，在这一过程中其对于老旧城区地形图的快速获取有着更高的需求。因为传统测绘地形图的方法中存在着不容忽视的固有缺陷，这导致了存在着作业效率低和出图时间长以及成本高的缺点。与此同时，无人机倾斜摄影技术的诞生，颠覆了传统测绘的作业方式，该技术通过无人机低空多位镜头摄影获取高清晰立体影像数据，自动生成三维地理信息模型，快速实现地理信息的获取，具有效率高、成本低、数据精确、操作灵活、侧面信息可用等特点，满足测绘行业的不同需求。
3无人机倾斜摄影技术应用要求的分析
3.1建立三维模型
无人机倾斜摄影技术应用前需要建立相应的三维模型。三维模型建立过程中应当在将影像经过预处理后就无缝的进行三维模型的生产。在这一过程中基于倾斜摄影所得影像数据的利用方式能够将所得到的三维模型分为两种方式：第一种是通过单独利用倾斜像片作为纹理来生产三维模型并且通过利用相关软件获得的三维模型；第二种则是通过基于倾斜摄影生成三维模型测绘地形图的流程。其主要表现模式为主任务下达与申请空域、外业航飞数据采集、像控点布设与量测、内业空中三角测量等方面的工作。
3.2获取实验数据
无人机倾斜摄影技术应用前需要获取必要的实验数据。在获取实验数据的过程中，首先应当对于包括无人机飞行平台和地面监控站以及五镜头倾斜相机和遥控设备的使用方法和系统构成都有着清晰的了解；其次，获取实验数据还应当做好实验数据获取的具体规划，在这一过程中应当努力的避免航高设计问题，然后才能够在此基础上进行之后的内业数据处理。与此同时，因为无人机倾斜摄影数据内业处理主要包括数据预处理和空中三角测量，因此这导致了其只使用坐标值却不使用姿态角数据，因此在获取数据时应当有所注意。
3.3数据预先处理
无人机倾斜摄影技术应用前应当做好数据的预先处理。
工作人员在数据预先处理的过程中首先应当在得到航飞数据后细致的检查影像是否一一对应，然后以此为基础来检查影像的质量是否存在问题或者是否清晰以及有无大范围模图；其次，工作人员在数据预先处理的过程中还应当通过模型编辑的方式来检查生产地形图的是否合格以及是否存在精度检查模糊遮挡的现象。与此同时，工作人员在数据预先处理的过程中还应当避免因为光线反差和强度差异来影响到三维建模的精度和效果。
3.4调整空中三角测量
无人机倾斜摄影技术应用离不开空中三角测量的调整。工作人员在空中三角测量调整的过程中首先应当对一个垂直镜头和四个倾斜镜头所得到的影像进行连接，然后进行自动匹配，在匹配成功后对于获取的特征点采用多像密集匹配技术来进行检测；其次，工作人员在空中三角测量调整的过程中还应当根据平差结果进行反复调整，调整的内容包括有参数设置和像控点刺点位置调整等内容。与此同时，工作人员在空中三角测量调整的过程中还应当针对无人机采集的数据不精确的情况，在建模中一般只采用数据作为初始值，就可以期待良好的调整效果。
4无人机倾斜摄影技术在老旧城区地形图的应用
结合某市的一个老旧城区地形图测绘项目进行分析，测区交通状况较好；涉及城区面积约6.1平方公里，涵盖28个片区，片区内老旧房子密集，内部结构复杂，通视情况较差；困难类别划分为III级。
4.1无人机倾斜摄影技术在老旧城区地形图的应用项目内容
该项目选取测区内复杂的16个片区进行倾斜摄影测量。该县老旧城区内低空环境复杂，已建和在建高楼顶高最高超过120米，通过采取不同飞行平台，调整航高、航向角、外扩航线来规避风险。外扩航线内有100米以上高楼的，采用D200平台OP400载荷，100米以下的采用D2000平台OP3000载荷航飞。地面分辨率 1.5cm～2cm，随测区低空环境变化，航向重叠率80%，旁向重叠率70%。16个片区，共20架次，相片数约38000张。测区内共完成像控点184个，采用三角组网法在测区四周与内部均匀布设。本项目全部采用瞰景Smart3D 软件进行空三加密解算与三维模型生产，平差结果良好。
4.2无人机倾斜摄影技术在老旧城区地形图的应用分析
结合该项目的特征，应用1:500大比例尺地形图测绘，测区主要为老旧房子，对于精度和全要素表达的要求较高。并且由于项目工期较短，如采用全野外方法实测精度高，但进度慢，工期无法保证，且成本较高；即使采用传统立体采集和外业修补测的生产方式也无法满足项目工期和精度要求，故采用倾斜摄影方法的优点进行生产，使地形图精度和工期得到保障。房屋采用三维采集精度高，可以内业识别楼层层数以及房屋材质，可减少外业工作量，大大提高工作效率；植被覆盖密集的地方，三维采集难度大、精度差，可以使用立体采集和野外补测；对于施工区，地面裸露区域和水田、旱地等区域采用三维采集精度高，速度快，成图效率高。经过大量数据外业测量，内业采集同点位置的精度检核，各个生产技术环节的质量控制得到检验，精度达到项目需要使用要求。同时也存在不足，如：三维模型本身存在对于纹理不足的地方会进行空洞填补，因此会造成拉花现象，瞰景Smart3D软件生产的三维模型对电杆等较小的地物难以建模，影响数据采集。另外地面材质和井盖类无法确认也是无人机在老旧城区地形图测图中的缺点之一。
结合笔者实践经验，可以提出以下解决办法:（1）航拍时应综合考虑，对于房屋密集区域应加密航拍；对于比较高的建筑物应注意飞行行高的选择（2）对模型进行采集时应做基本的逻辑判断，对于无法采集的内容应提交外业进行实地调绘补测；（3）对于电杆等无法建模的地物用RTK或者全站仪进行补测；（4）植被覆盖区高程点无法用三维模型采集的，使用传统立体模型进行采集，立体模型也无法采集的，采用野外实测高程点。
5结束语
综上所述，由于无人机倾斜摄影技术本身具有地物几何变形低、分辨率变化小的优越性，因此其相比传统的基于灰度和特征的匹配方法可以更好地完成数据的匹配工作，为了体现其优越性，需要加强对其在老旧城区地形图测绘中的应用进行分析。
参考文献
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