左竞盟、郭长德
河南省地球物理空间信息研究院 450000
摘要：倾斜摄影是应用于无人机航测工作的一项新型技术，该技术的应用打破了从垂直角度拍摄的局限，可通过搭载于同一无人机上的多台传感器以非垂直拍摄的方式获取某一地面对象的三维影像，大幅降低了无人机航测的操作难度。而基于无人机影像数据的三维地理信息建模方法则是决定三维图像信息质量的重点因素，这就需要通过特定的点去通过准则将一系列影像数据空间点联系起来，进而形成一套完整的三维地理空间模型。
关键词：无人机; 倾斜摄影测量; 三维实景模型
引言
在我国城市化建设的新时期，无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模中得到了充分应用，无人机倾斜摄影测量技术可实现现代化高程建模。无人机倾斜摄影测量技术包括可视化三维处理技术，可实现现代化数字处理，提升城市三维建模的效率与水平，为我国城市化建设提供技术支持。
1倾斜摄影三维建模的概念
倾斜摄影是倾斜摄影测量技术的简称，是测绘领域中一种新型高科技技术。其不仅能拍摄到垂直角度的影像，还能在同一个飞行平台上增加多个传感器，进行全面的数据采集。这突破了传统测绘技术中的局限，可以更全面地反映出实际情况。通过采集而得的影像数据，利用Smart3D、PIX4D、Photoscan、OneButton、inpho、SkylineGloe-photoMesh等一系列的三维建模软件进行空三加密的处理和利用自动化建模的技术，绘制出实景地立体式三维模型，通过这样的三维建模形式，分析出来的数据更全面、更直观。
2无人机倾斜摄影测量的优势
2.1精确性
借助无人机的特殊摄影技术与视野优势，无人机倾斜摄影可对城市建筑物、地形地貌、道路交通等情况进行准确的测量，轻松获取与城市建筑物相关的基础数据，如建筑物的高度、位置、尺寸、外观等，进而真实反映城市物体的实际参数。与传统的摄影技术相比，无人机倾斜摄影技术具有较大不同，主要体现在无人机倾斜摄影技术可快速、高效完成城市三维模型的建模任务。
2.2机动灵活
与传统航空摄影测量技术相比，无人机航测技术具有快速航测反应能力，无人机往往处于低空飞行状态，飞行质量、机身颠簸度与测量精度并不会受到气候条件的明显影响，且空域申请较为便利。同时，在无人机飞行期间，当出现风向变化时，虽然会对无人机飞行线路造成影响，但依靠飞行控制系统，可以在短时间内对无人机航线进行修正处理，以减小外部环境对测量精度造成的影响。此外，无人机作为一种小型飞行器，对起降场地要求较低，仅需在一段较为平整的路面，即可安全完成无人机起降操作，并将升空准备时间控制在15min以内。而在测区现场地质条件过于复杂时，无法通过自力发射方式起飞时，工作人员还可选择采取弹簧起飞与垂直起飞方式，向无人机提供充足的升力。
2.3操作简单，安全性高
无人机遥感技术在进行测绘工作时，其主要是通过操控无人机飞行，到指定的区域进行作业，工作人员可以在安全的地面进行远距离操控。无人机可以进入到发生灾害的区域中，在其中进行信息收集，并协助相关人员进行救援等工作。对于人力无法到达的区域，如峡谷或者地震区等，使用无人机可以进行实际的测绘，在对人类不产生危险的情况下，对环境进行检测和探查，有利于工程规划和建设，整体的安全性较高。
3具体应用
3.1外业像控选点测量
外业像控点的选择直接关系到模型坐标精度的大小，根据航空摄影测量中关于像控点的选择和精度的要求和规范。选择相控点时要选择一旁有明确标志性建筑物的、在相片中能够清晰地看到选择的标志性物体，在没有标志性物体时应自己用颜色区分明显的油漆喷涂相控标志物，且标志图像边长大小不小于30公分。
3.2航线设计
在进行无人机摄影测量的前期准备工作中有一个最重要的关键点。因为终极目的是完成测量，所以不能让无人机随意飞行，必须根据实际情况，经过计算，选择合适的无人机航线。在航线的选择上首要的就是根据需要测量的项目的实际情况与测量重点来设计合适的飞行方向。在设计航线的过程中要根据自身情况，选择能够最快、最清晰、最有序的拍摄方向路线。同时也要适当躲避险坡、山洞、瀑布等有可能对无人机造成不良影响的地带。在设计航线的过程中还需要注意的就是无人机飞行的高度，选择合适的中间位置拍摄才能做到既清晰又准确的进行拍摄。同时也要注意航线上的航线节点的设置，必须做到以航线为中心呈网状分布的效果。只有经过科学计算，选择合适的航线，才能更好地对于无人机进行操纵，更好地完成工作。
3.3数据采集与测绘影像的获取
在无人机航测期间，工作人员远程对无人机航测系统进行控制，或是基于程序运行准则，采取多元化无人机航摄手段持续获取测区内所拍摄的影像资料，常用无人机航摄手段包括竖直摄影像、多基线摄影、交向摄影以及倾斜摄影等。随后，对多视影像数据进行匹配处理，在数据匹配结果基础上构建空中三角测量网络，对数据进行光束平差处理。与此同时，在必要情况下，可选择使用DOM与DEM等产品，依靠无人机航测系统自动开展数据采集与测绘影像获取作业
3.4多视角三维空中三角测量
利用街景工厂(StreetFactory)软件进行多视角三维空中三角测量。街景工厂可全自动将倾斜相机所拍摄的影像数据、相机参数、POS数据进行匹配，生成密集高连接点，再通过垂直影像和倾斜影像之间的连接点推算倾斜影像的外方位元素，最终完成相对定向和绝对定向。
3.4模型生成和影像纠正
在无人机倾斜摄影测量中，多视影像技术的应用可实现对地面建筑物各项数据的扫描与表达，有利于建立系统的数字表面模型。在实际测量工作中，受尺度与角度的影响，建筑物会出现被遮挡与阴影等情况。为了减少概率因素对数字表面模型造成的不利影响，匹配设计工作需要应用到影像外的方位元素，以便工作人员利用当前比较相对算法有序开展各项计算工作，提高计算效率，提升三维建模数据的准确性。工作人员获取高密度数据后，应及时进行滤波处理等工作，以实现不同匹配单元间的相互融合，形成整体统一的数据。工作人员在应用多视影像技术开展各项测量工作时，应充分重视屋顶重建等信息的提取工作，借助其他相关技术对提取的信息进行优化，进而制定更科学的优化措施，确保各项工作有序、高效开展。
3.5实景三维模型处理
将POS信息数据与倾斜影像整合成影像参数文件，将相机信息数据整理为相机参数文件；在实景三维模型处理软件系统中建立工作流，匹配空三连接点，并在人工干预下修正达到标准值，最后开始倾斜实景三维模型处理工作。
结束语
综上所述，在城市建设与发展过程中，无人机倾斜摄影测量技术以其自身测量精准度高、性价比高等多种优势，在城市三维建模中得到了充分应用，该技术在其他行业领域具有较高的应用价值。为了充分发挥无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模的优势与作用，相关单位应加强对该技术的重视程度，并将其应用到三维建模过程中，提高测量质量，推动我国城市建设的进一步发展。
参考文献
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