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无人机倾斜摄影在测量工程中的应用分析王亮

发表时间：2021/5/18 来源：《基层建设》2020年第35期作者：王亮

[导读] 摘要：无人机摄影测量技术具有智能化、专业化、机械化等优势，在这个科技日益进步的新时代能够充分发挥科学技术进步的重要作用。

        辽宁省化工地质勘查院有限责任公司辽宁锦州 121007
        摘要：无人机摄影测量技术具有智能化、专业化、机械化等优势，在这个科技日益进步的新时代能够充分发挥科学技术进步的重要作用。相比于传统的测绘方式，无人机摄影测绘不只能够到达一些人类难以抵达的位置与角度，还能够极大程度上的抵御高温、高压等恶劣的自然环境。通过使用无人机进行拍摄，可以得到精度准确、位置正确、清晰度高的图片影像，通过这些图片影像用计算机进行图像的拼接，模拟建模，能很大程度上的起到对于工程建模的辅助作用，同时也可以极大地弥补传统工程测量中存在的缺陷。因此，使用无人机摄影测量技术在测绘工程中是大势所趋，必须进行的。
        关键词：无人机倾斜摄影；测量工程；应用
        引言
        21世纪，科技发展日新月异，对社会各行各业都产生了极为重要的影响，倾斜摄影测量便是其中之一。它是通过飞行平台将传感器搭载起来，搭载的传感器数量并不限于1台，完成影像的同步采集，从而获得更为真实的地物方面的信息。这一技术具有自己独特的优势，因此被广泛应用，在经济建筑的诸多领域都可以见到其身影。随着倾斜摄影测量技术的发展，对航摄效率、分辨率等提出了更严苛的要求，促进了其进一步的革新和发展，无人机倾斜摄影测量便是在此背景下诞生的。这一最新型的测量技术，将摄影测量的应用提升到了一个新的高度。
        1发展现状
        倾斜摄影测量技术是近10年发展起来的一项非常成熟的技术，克服并突破了传统航测只从垂直角度摄影的局限性。无人机通过搭载5镜头相机，分别从5个方向进行拍摄，快速高效地获取地表数据，真实反映了地表的客观情况，能满足人们在三维模型方面的多种需求。同时，由于是超低空航摄，获得的影像数据具有超高分辨率，在测绘领域具有非常重要的应用价值。倾斜摄影测量技术是一项高科技成果，在各行各业均有广泛应用。以无人机航空技术为基本前提，搭载多镜头倾斜相机，对小区域进行快速测绘工作，相对于传统的地面测绘工作而言，其自动化程度高，节省人力、物力及成本。随着倾斜摄影测量技术的进步，用无人机搭载非量测型相机进行地形图测绘，配合实景三维建模技术，获得正射影像成果，测图周期在可控范围内，时效性有所保证，将大大提高大比例尺测图的工作效率。
        2倾斜摄影技术
        近年来，测绘技术迅猛发展，倾斜摄影便是其一，作为一种新型的测绘技术，其让拍摄的角度更为多元，不再局限于一个方向，通过搭载的传感器，增加影像采集的角度，从而将用户引入一个更为新奇的世界，使肉眼看到的更加真实。该技术研究的是区域各摄站点5个方向的影像，这5个方向分别为：垂直、左视、右视、前视和后视，以此来生成三维实景方面的模型，并展现被拍摄区域地物的大小、形状、侧面等特征。传统的摄影测量主要是生产正射方面的影像并绘制各种类型的比例尺地图；倾斜摄影测量除了具备上述功能之外，还能生产三维实景模型，对地物的纵横断面、侧面等进行测量，并模拟三维场景，通过对地物的360度无死角的拍摄，提高了摄影测量的应用范围。
        3优势
        无人机航测自问世以来，在测绘领域展现出无可比拟的优势：无人机应用机动灵活，可在短时间内实现起飞准备、航线规划，对场地和起飞环境的要求较低，能在第一时间获取地表的影像数据；无人机操控简单，自动化程度高，只需对操控人员做短期的培训即可上手飞行；无人机软件和硬件购置成本低，1套无人机系统的采购成本普通家庭基本都能承受。无人机在获取高分辨率影像时，基本上可以做到全天时、全天候、实时化，正逐步成为卫星遥感、航空摄影测量和地面测绘技术的有效补充手段。
        4无人机摄影测量技术在实际测绘工程中的运用
        4.1像控点布设
        在使用无人机进行摄影测量时必须要注意像控点的布设。只有经过科学计算，合理地布置像控点，才能更好地完成测量任务。因为最终要得到一个相对清晰的图像，所以第一点就是要注意像控点能拍摄到一个清晰的图像，这样才能更容易做出正确的判断以及保证后续的立体测量的准备。

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其次要注意的就是布设的像控点的位置，主要布设在航线附近一旁向距离适当的位置。同时还要注意像控点相对于周边环境的位置选择，要注意选择地势起伏较小，地形相对平缓的地带，不能在地势复杂，倾向角度较大或障碍物较多的位置布设。最后要注意的是，像设点的布控的终极目的是辅助拍摄关键位置清晰、准确的图像，因此，在布设的过程中一定要接近重要位置进行重点布设。只有做到这几点才能完成无人机摄影测量的前期准备工作。
        4.2航线设计与倾斜影像采集
        采用大疆精灵4RTK版进行航线规划与设计。航线设计采用直线敷设，平行于摄影区域边界，保证首末航线能覆盖测区。在地图软件中进行合理规划，如飞行高度的设置、重叠度和相机的倾斜角度，保证可以获取满足要求的倾斜影像。无人机起飞前，选择晴天但日照阴影较短、无风的时间段进行拍摄，以便获取清晰可靠的影像。
        4.3在地面观测方面的应用
        在测量工程中，地面观测是其重要的工作环节之一。进行地面观测时，不仅需要对地面的平面特征进行观测，还需要对地面的状态、存在的目标等进行观测。传统的垂直摄影在观测时，往往只能从顶部入手，而无法观测到其他的信息，如与地面高度方面的信息。倾斜摄影技术的多角度拍摄特征，可以获知地面高度的变化。这些信息对于测绘人员来说具有重要的作用，通过为其提供高度信息，可以使测绘人员对地面不同高度的目标分析更为准确，也有利于提高其测绘分析的效率。
        4.4空中三角测量精度
        空三精度检查按照《数字航空摄影测量空中三角测量规范》规定进行。一般从像方和物方2个方面进行检查，而物方的精度检查最为常见，就是对比加密点和检查点的坐标差。空三运算的精度指标一般包括是否有漏偏的情况，该情况是否合理；连接点是否正确，空三是否存在断层现象；检查点和像控点的残差、连接点的误差是否在允许范围内。通过计算4个验证点的实测三维坐标与区域网平差得到的三维坐标间的误差，来衡量区域内空中三角测量精度。统计结果表明，空三加密点相对于检查点实测坐标和高程之间的误差均小于规定的平面误差和高程误差，说明该方法建立的三维模型在几何精度上符合要求。
        4.5补测操作
        无人机也不是万能的，受限于科学技术的发展水平，无人机并不能做到全无死角的进行拍摄，经常会有盲区出现，这是现阶段的科技背景下无法避免的。因此，在进行分析计算的过程中，工作人员必须提升对于测量盲点的重视度，要根据实际情况分析盲点的位置和出现原因等因素。在这一基础上，工作人员必须结合当前进行的测量的结果，重新进行对于测量点的布设，重新进行测量。通过这样的方式来重新测绘盲点位置，弥补前一次测绘的不足。在部分不合适或无人机无法更好进行测绘的位置，由人工进行重新测绘，对于无人机的测绘盲点进行补测。只有这样才能够更好的把人与机器相结合来完成测绘任务。
        结束语
        无人机倾斜摄影技术作为一种新型技术，在现代测量中发挥着重要的作用。本文对其具体应用进行了重点探究。无人机倾斜摄影技术具有广泛的应用，具体体现在航线设计、地面观测、GPS布设、数据处理以及质量控制等方面。倾斜摄影无人机以搭载的多组镜头优势，可以对需要测定的目标进行多角度的拍摄，在提升信息密度的同时，也能使呈现的影像更为立体和直观。
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