淺談無人機傾斜攝影測量技術及其應用

范人文+王成

摘要：傾斜攝影測量是最近發(fā)展起來的一項高新技術，在不斷的研究下，這一技術得到了新的發(fā)展，無人機傾斜攝影測量應運而生。隨著科技的不斷發(fā)展，無人機傾斜攝影測量在各行各業(yè)得到了廣泛的應用，并促進了相關行業(yè)的發(fā)展，如智慧城市、城市規(guī)劃、國土資源等方面。為此，論文在分析無人機傾斜攝影測量基礎上，對該技術的應用進行探討，以此推進無人機傾斜攝影測量的應用和發(fā)展。

關鍵詞：無人機；傾斜攝影測量；技術；

1.引言

21世紀的現代社會，無論人們的日常生活，還是各行各業(yè)的發(fā)展，都受到了科技發(fā)展的深刻影響，產生了重大而深遠的變化，其中傾斜攝影測量就是隨著科技發(fā)展而產生的一項重要科技。它是通過同一飛行平臺搭載多臺傳感器同步采集影像，獲取真實的地物信息而被廣泛應用在經濟建設的多個領域中，充分發(fā)揮了它的優(yōu)勢。隨著傾斜攝影測量的發(fā)展，在航攝效率、清晰度、分辨率等方面有了更高的要求，促進了傾斜攝影測量的革新并向無人機傾斜攝影測量轉變。無人機傾斜攝影測量的出現，極大地擴展了攝影測量的應用。

2.無人機傾斜攝影概述

2.1 無人機傾斜攝影的概念

傾斜攝影技術是國際測繪領域近些年發(fā)展起來的一項高新技術，它顛覆了以往正射影象只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從一個垂直、四個傾斜等五個不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺的真實直觀世界。

2.2 傾斜攝影測量與傳統攝影測量的區(qū)別

傾斜攝影測量是通過獲取研究區(qū)域各攝站點含垂直、前視、后視、左視、右視5個方向的影像，生成三維實景模型來研究被攝區(qū)域地物的平面位置、大小、性質、形狀、側面、立面、縱橫斷面、地形起伏及場景模擬等特征的高新技術方法。而傳統的攝影測量主要是通過獲取研究區(qū)域各攝站點的中心投影影像生成正射影像來研究被攝地物的平面位置、大小、形狀和性質。傳統的攝影測量主要用于生產正射影像、測制各種比例尺地形圖；而傾斜攝影測量除了可以生產正射影像、測制各種比例尺地形圖，還能生產三維實景模型，測量地物的側立面和縱橫斷面，進行三維場景模擬等，360°無死角地對地物進行研究，極大地擴展了攝影測量的應用。

3.無人機傾斜攝影測量技術

3.1 無人機傾斜攝影測量技術的特點

無人機傾斜攝影測量技術有著突出的特點，其生產的三維實景模型數據，真實地記錄了攝影瞬間研究區(qū)域地表任意角度的影像信息和三維坐標信息，有著不可替代優(yōu)勢。

1）具有高效、高分辨率、高精度、高性價比獲取影像的特點，可快速搭建城市高精度二、三維地理信息框架；

2）能更加真實地反映研究區(qū)域地形地物及其周邊環(huán)境的實際情況，很好地彌補了正射影像的不足；

3）三維實景模型具有很好的可量測性，極大地擴展了攝影測量的應用；

4）側面紋理的可采集性，有效地降低了城市三維建模成本；

5）相對于基于正射影像三維GIS的三維數據，傾斜三維實景模型數據量較小，更易于網絡發(fā)布和共享。

3.2 無人機傾斜攝影測量數據處理關鍵技術

無人機傾斜攝影測量獲取的多視影像數據，不僅包括垂直攝影數據，還包括4個方向的傾斜攝影數據。進行無人機傾斜攝影測量數據的處理，需要能很好地處理傾斜攝影數據，而傳統的空中三角測量軟件又無法很好地處理傾斜攝影數據，因此，無人機傾斜攝影測量數據處理需要解決 4 大關鍵技術：多視影像的聯合平差、多視影像的密集匹配、數字表面模型（DSM）生成和真正射影像（TDOM）糾正。

4.無人機傾斜攝影測量技術的應用

無人機傾斜攝影測量及其生產的三維實景模型所具有的獨特優(yōu)勢，決定了這項技術具有廣泛的應用前景。

1）利用其生產的城市三維實景模型，可建立虛擬景區(qū)和虛擬城市景觀，實現大范圍的三維景觀展示和虛擬漫游，使人通過網絡終端就能對景區(qū)或城市進行網上旅游，并有身臨其境的感覺。

2）目前，我國智慧城市建設方興未艾，而智慧城市建設所需的三維建模質量要求高且數量龐大，傳統的三維建模技術已明顯不能滿足需求。無人機傾斜攝影測量借助無人飛行器為載體，可快速獲取城市級傾斜影像，實現城市級高精度三維模型建設，快速搭建相關的二三維地理信息框架，為智慧城市建設發(fā)揮無可替代的作用。

3）電力是我國經濟發(fā)展的重要保障，為了促進我國電力事業(yè)發(fā)展，將無人機傾斜攝影測量技術應用在電力規(guī)劃中，通過無人機傾斜攝影測量，快速建立線路走廊的三維環(huán)境，全面準確獲取電力線路帶狀區(qū)域地形地物的平面信息、高程信息以及實景狀態(tài)，通過分析和對比，可選取最適合的方案；還可以利用三維實景模型判斷林區(qū)分布，讓輸電工程有效避開林區(qū)，更好地實現高壓輸電線路優(yōu)化目標。

4）測繪工作中，無人機傾斜攝影測量可以靈活快速地獲取項目區(qū)影像，完成項正射影像或地形圖的生產、更新，可進行竣工測量等。

5）還可為城市規(guī)劃、國土資源、公安、環(huán)保等各行各業(yè)提供基于三維虛擬現實的高精度三維地理信息服務。

5.無人機傾斜攝影測量發(fā)展展望

傾斜攝影測量技術無疑將會在我國地理信息產業(yè)中扮演更加重要的角色。傾斜影像不僅能夠真實地反應地物情況，而且還通過采用先進的定位技術，嵌入精確的地理信息，使用戶獲得更高級，更為逼真的用戶體驗，極大地擴展了遙感影像的應用領域。同時，傾斜攝影測量技術使得目前高昂的三維城市建設成本將得以大大降低。而三維城市效果也更為逼真。

6.結束語

本文講述了傾斜攝影測量的特點、基本原理、關鍵技術以及無人機在傾斜攝影測量中的應用。傳統的遙感測量手段采用的正射影像方法只能是在垂直方向對建筑頂部進行模型重建，而對側面的三維重建一直缺少有效的解決手段。傾斜攝影技術的出現有效地解決了這一難題，傾斜攝影測量將基于立體像對和點特征的傳統攝影測量技術推向了基于多視影像和對象特征的實時攝影測量技術。基于傾斜攝影測量的優(yōu)勢可以得出以下結論：

1）目前對大數據的需求逐漸變大，而傾斜攝影測量所得影像數據可以轉化成DLG、D0M與DSM等不同數據格式，并且能對數據進行矢量化等操作，大大增加了其使 用的范圍，滿足不同的工程需要。

2）傾斜攝影測量技術具有高效率、高真實性、以及快速獲得海量空間數據的特點，但在傾斜攝影測量數據處理過程中對于影像數據的匹配和整體三維模型的表達方面還不成熟。若研究出高精度的影像數據匹配方法以及去除冗余信息增強運行的效率，而不影響建模實體效果，將能大大增強其實用性。

參考文獻：

[1]楊國東.傾斜攝影測量技術應用及展望[J].測繪與空間地理信息，2016（1）：13-15.

[2]楊慧琴.無人機航測技術在基層測繪工作中的應用分析[J].北京繪，2015（6）：138-140.

作者簡介：

范人文（1998.12-）男，漢族，身份證號：410423199812164312，本科生，河南平頂山，研究方向：地理信息科學

王成（1995.10-）男，漢族，身份證號：412827199510127013，本科生，河南駐馬店，研究方向：地理信息科學endprint