無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模及應(yīng)用分析

趙延平

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，無(wú)人機(jī)在各行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在測(cè)繪方面，利用無(wú)人機(jī)搭載多鏡頭攝影相機(jī)，可以很好地滿足當(dāng)前測(cè)繪工程的多樣化需求。而其中無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量更是在獲取信息方面發(fā)揮了重要作用，采集的數(shù)據(jù)成果十分豐富，能夠獲取多維度的權(quán)證地物信息。基于此，本文將圍繞無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量展開(kāi)討論，然后分析當(dāng)前無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的三維建模關(guān)鍵技術(shù)，最后深入探討無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模的應(yīng)用方向，以供相關(guān)研究人員參考。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);傾斜攝影測(cè)量;三維建模;應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：P23

一、無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模關(guān)鍵技術(shù)

1.影像匹配

如前文所述，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)能夠利用多方位影像獲取高密度點(diǎn)云，并在較短的時(shí)間內(nèi)獲取更多的數(shù)據(jù)信息，從而形成城市三維模型的適量結(jié)構(gòu)。由此可以看出，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在應(yīng)用過(guò)程中需要借助一定算法尋求多幅影像間的同名點(diǎn)，以此來(lái)確保后期的影響融合關(guān)系，而影響匹配在其中發(fā)揮了重要作用，是三維建模最為關(guān)鍵的部分，其主要是在獲取同名點(diǎn)后參與空中三角測(cè)量過(guò)程，精度將直接影響到三角測(cè)量的結(jié)果精度。就目前情況而言，使用相對(duì)比較廣泛的影像匹配算法就是SIFT特征匹配算法，其具有較快的運(yùn)行速度以及較好的抗噪能力。

2.空中三角測(cè)量

該技術(shù)主要是用于矯正影響模型的空間方位，技術(shù)原理就是利用少數(shù)的控制點(diǎn)，來(lái)對(duì)同名點(diǎn)道德坐標(biāo)、影響的外方位元素進(jìn)行求解，從而達(dá)到矯正效果。在無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，想要把匹配后的影響矯正到統(tǒng)一參考空間里，就不得不采取更有效的措施來(lái)加以測(cè)量，也就是借助空中三角測(cè)量結(jié)果的坐標(biāo)點(diǎn)，來(lái)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理。通過(guò)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前采取的數(shù)據(jù)處理方法主要是光束法區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差，利用平差基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型，來(lái)解算出每幅影像的外方位元素。

3.密集匹配與三角網(wǎng)構(gòu)建

在無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，借助影像匹配以及空中三角測(cè)量，就形成了一個(gè)影像模型。通常情況下，想要更好地構(gòu)建一個(gè)三角網(wǎng)，則還需要利用密集匹配，來(lái)進(jìn)一步獲取密集點(diǎn)云，對(duì)于單幅影像來(lái)說(shuō)，由于密集點(diǎn)云產(chǎn)生的點(diǎn)云信息中會(huì)存在大量的重疊信息，因此需要采用密集點(diǎn)云來(lái)對(duì)匹配信息進(jìn)行矯正，從而最大程度地增強(qiáng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的精度。一般來(lái)說(shuō)，點(diǎn)云重疊信息的多少與構(gòu)建三角網(wǎng)的復(fù)雜程度有著非常緊密的聯(lián)系，地物復(fù)雜程度越高，則三角網(wǎng)的復(fù)雜程度也越高;而如果重疊度越高，三角網(wǎng)也會(huì)越復(fù)雜密集。

4.紋理映射

在無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量應(yīng)用過(guò)程中，紋理映射也是非常關(guān)鍵的技術(shù)之一，也就是對(duì)三維模型進(jìn)行表面裝飾，其作用原理主要是通過(guò)二維空間點(diǎn)與三維物體表面間的相呼應(yīng)，并借助多視角地物紋理特征來(lái)構(gòu)建紋理空間信息庫(kù)，同時(shí)還要確保信息之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而達(dá)到三維模型與紋理空間信息庫(kù)精確配準(zhǔn)的目的。該技術(shù)是三維重建的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，主要是為了呈現(xiàn)出模型更好的視覺(jué)效果，由于城市地物較多，傾斜測(cè)量所獲取的影像非常復(fù)雜，存在遮擋、碎部細(xì)小三角形較多的情況，這就需要采取紋理映射來(lái)消除“邊界污跡”以及無(wú)效三角面元部分，從而保證影像的精準(zhǔn)度。

二、無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模的應(yīng)用方向

1.大比例尺測(cè)圖

如前文所述，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量具有更高效、更真實(shí)性、高性價(jià)比等特點(diǎn)，在制作大比例尺測(cè)地圖方面具有非常突出的作用，其主要是通過(guò)對(duì)生產(chǎn)的測(cè)區(qū)實(shí)景三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化，賦予圖層與屬性信息。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，由于無(wú)人機(jī)拍攝的低空影像數(shù)據(jù)分辨率較高，且影像模型的分辨率與成圖精度都非常高，這在一定程度上大大節(jié)省了外業(yè)的工作量以及工作效率，很多地區(qū)都利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)所獲得的地形圖成果，來(lái)作用于農(nóng)村不動(dòng)產(chǎn)登記等工作當(dāng)中，且發(fā)揮了非常重要的作用。

2.礦山測(cè)量

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在礦山測(cè)量中也有著非常突出的優(yōu)勢(shì)，采取立體三維建模，可以更真實(shí)地反映出陡坎、斜坡等特殊地貌。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，礦山開(kāi)采工程數(shù)量以及規(guī)模越來(lái)越大，所面臨的地理環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜，給礦山開(kāi)采帶來(lái)了非常大的難度，利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模就可以對(duì)實(shí)際的礦山形地貌情況進(jìn)行如實(shí)地反映，精確地表達(dá)出礦山、礦坑的現(xiàn)狀，為后續(xù)的開(kāi)發(fā)利用提供了充足的決策依據(jù)，從而大大提升了礦山開(kāi)采的效率以及質(zhì)量，同時(shí)也能最大程度地保障開(kāi)采人員的生命安全。

3.服務(wù)城市規(guī)劃

就我國(guó)目前城市發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，在進(jìn)行城市規(guī)劃過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員通常使用的原始資料都是數(shù)字化地形圖，雖然能夠反映基礎(chǔ)的地形地貌，但是對(duì)于非專業(yè)人士來(lái)說(shuō)還是不夠直觀。因此，可以利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模來(lái)進(jìn)行城市規(guī)劃，通過(guò)快速采集地形地貌，以及與工程建設(shè)方案的效果圖進(jìn)行拼接，還可以更好地對(duì)多個(gè)選址進(jìn)行決策，直觀呈現(xiàn)出工程竣工后的片區(qū)整體效果。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，利用三維建模技術(shù)，將多維度道德影像資料與鳥(niǎo)瞰效果圖進(jìn)行有效融合，還能夠幫助觀者更清晰地了解工程建設(shè)完成后是否與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，為城市的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4.征遷測(cè)量

在無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)中，通過(guò)三維建?？梢詾樵O(shè)計(jì)人員提供實(shí)時(shí)的多維度房屋信息，方便他們更及時(shí)準(zhǔn)確的了解與掌握建筑物的面積、層數(shù)以及高度等信息，并且可以省去外出查詢的時(shí)間，大大提升了工作效率。將該技術(shù)應(yīng)用到征遷工作中能夠發(fā)揮重要作用，通過(guò)在前期對(duì)征遷量進(jìn)行估算與測(cè)量，可以快速掌握待征遷部分的實(shí)時(shí)三維數(shù)據(jù)，便于征遷工作的有效開(kāi)展。除此之外，利用獲得的三維數(shù)據(jù)，還能方便村民及時(shí)了解相關(guān)的信息，尤其是對(duì)征遷面積有爭(zhēng)議的村民，可以給他們提供更為準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)信息，既能解決征遷糾紛，同時(shí)也能震懾違建搶建行為，促進(jìn)征遷工作的順利開(kāi)展。

三、結(jié)語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，深入研究無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模及其應(yīng)用，具有非常重要的指導(dǎo)意義，能為城市規(guī)劃與建設(shè)提供有效指導(dǎo)，推動(dòng)城市的進(jìn)一步發(fā)展?；诖耍嚓P(guān)技術(shù)人員必須要充分了解無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)以及規(guī)范，并掌握其中的關(guān)鍵技術(shù)，這樣才能更好地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的應(yīng)用價(jià)值，使其在未來(lái)的城市發(fā)展中施展更多的技能，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙亮，張婧，忽永弟，林雪峰.基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量三維建模及精度評(píng)價(jià)[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2021，21（02）：26-27+30.

[2]喬天榮，馬培果，許連峰，劉平利.基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用分析[J].礦產(chǎn)勘查，2020，11（12）：2698-2704.

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