無人機傾斜攝影測量技術(shù)及其應(yīng)用

1、無人機傾斜攝影測量技術(shù)及其應(yīng)用摘要：隨著科學(xué)技術(shù)上的快速發(fā)展，測繪技術(shù)水平不斷提高，其中無人機傾斜 攝影測量技術(shù)在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。文章通過對無人機傾斜攝影測量技術(shù)進行 分析，對當(dāng)前實際應(yīng)用展開相應(yīng)的研究與探討。關(guān)鍵詞：無人機；傾斜攝影；攝影測量；測量技術(shù)引言現(xiàn)階段，無人機傾斜攝影技術(shù)是國際測繪遙感領(lǐng)域中一種新興技術(shù)，根據(jù)傾 斜攝影技術(shù)獲得的測量信息建立相應(yīng)的三維模型，能夠更加直觀地展現(xiàn)地物、地 貌。以此為基礎(chǔ)建立具有真實紋理的三維數(shù)字城市模型所凸顯的市場價值和發(fā)展 前景逐漸被人們熟知，Smart3D Capture軟件在快速低成本實現(xiàn)精細(xì)的三維模型構(gòu) 建、大比例尺數(shù)字高程模型(digita

2、l elevation model,DEM)的制作以及三維數(shù)字 模型的可視化展示等方面擁有巨大優(yōu)勢。1無人機傾斜攝影測量技術(shù)分析作為一項當(dāng)代科技高速發(fā)展時代下的產(chǎn)物，傾斜攝影測量方法在實踐中與傳統(tǒng) 攝影測量技術(shù)還是有著顯著的差別。前者在實踐中更具備優(yōu)勢，并擁有遠(yuǎn)大的發(fā)展 前景。在測量方式上，傾斜攝影測量技術(shù)是通過對所選定的測量區(qū)域中的各個攝點 的多個方向與角度,如垂直、右視和左視等5個方向的影像進行有效的獲取，并生 成三維實景模型來研究被攝對象的橫斷面、大小、規(guī)模等特征的一項高新技術(shù)。 而傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)主要是通過對所選對的測量區(qū)域各攝點的中心投影影像所生 成的正射影像來分析和研究被測對象的性

3、質(zhì)、大小等特征的一種技術(shù)方法。在測 量技術(shù)探測方面上,傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)用途比較狹隘,僅用于生成正射影像與繪制 地形分布圖。而傾斜攝影測量技術(shù)的用途除了生成正射影像與繪制地形分布圖，還 能夠構(gòu)建三維實景模型,從全方位對被測對象進行分析與研究。無人機傾斜攝影測 量在實踐過程中具有明顯的優(yōu)點,它借助先進的定位技術(shù)與科技支持，真實反映并 分析被測對象的狀況，從而構(gòu)建出三維實景模型以研究被測對象的各種特征與性質(zhì)。 無人機傾斜攝影測量能夠從多角度多方面分析所研究區(qū)域的地形與周邊實際情況 并在短時間內(nèi)如實反映測量數(shù)據(jù),很大程度上可以彌補傳統(tǒng)傾斜攝影測量的不足。 而且在實踐測量中選擇無人機傾斜攝影測量技術(shù)能夠

4、節(jié)省人力財力資源。2無人機傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用2.1無人機傾斜攝影測量在礦山測繪中的實際運用某礦山屬于露天礦，采用高臺階開采，擁有較高邊坡，數(shù)十米不等，走向長 在幾百米到幾公里之間，擁有復(fù)雜地形變化，難以采用常規(guī)方法開展礦山測繪作 業(yè)。出于對測繪人員人身安全問題的考慮，同時為保證坡度較大區(qū)域的測繪數(shù)據(jù) 能夠正常采集，計劃采用無人機傾斜攝影技術(shù)進行礦山測量，實現(xiàn)礦區(qū)大比例尺 測繪，滿足礦區(qū)規(guī)劃設(shè)計要求。具體來講，就是要根據(jù)測區(qū)面積和地形復(fù)雜程度 完成攝區(qū)劃分，然后進行航線、航高、航向重疊等飛行參數(shù)設(shè)定，完成像控點合 理布設(shè)。結(jié)合規(guī)范要求，需要對基準(zhǔn)面高程進行確認(rèn)。按照公式H=fxGSD/a，可

5、 以完成測繪精度條件下的航高H計算。式中，f指的是攝影鏡頭焦距，GSD指的 是影像地面分辨率，數(shù)值較小說明精度較高，a則為像尺寸大小，焦距與像元遲 遲均由攝像機規(guī)格決定。選取的航攝系統(tǒng)為HM2200，攝影機為南方測繪傾斜數(shù) 字航空攝像機，需要完成配套衛(wèi)星定位系統(tǒng)等系統(tǒng)的配置，以確定各項飛行參數(shù) 大小。根據(jù)飛行時間，可以對航線長度方向等參數(shù)進行模擬。采用航線規(guī)劃軟件， 能夠完成航線模擬，綜合考慮航與航高比、攝區(qū)長寬比進行航線布設(shè)。由于攝區(qū) 面積較大，需要劃分成多個小區(qū)域，分航次完成數(shù)據(jù)采集，像控點的架設(shè)需保證 測區(qū)在控制區(qū)內(nèi)，通過適當(dāng)加密保證數(shù)據(jù)采集精度。2.2三維數(shù)字城市建模中的應(yīng)用第一，資料

6、收集和準(zhǔn)備。收集所測區(qū)域的相關(guān)資料，了解研究區(qū)域的周邊環(huán) 境和需要注意的事項，為進行航測做好充足的前期工作。第二，控制點布設(shè)、現(xiàn) 場攝影。為保障數(shù)據(jù)的精度，要選擇控制點并對其進行測量，在進行航測的同時， 應(yīng)該設(shè)計好飛行航線。地面地物是構(gòu)成城市三維模型的主要信息，也是城市建筑 和交通等重要信息?？刂泣c信息可從前期收集的數(shù)字地形圖或城市規(guī)劃設(shè)計圖上 獲取控制點平面坐標(biāo)，也可使用專業(yè)測量儀器進行重新測定；同時為了記錄部分 復(fù)雜地貌側(cè)面紋理信息，還需用數(shù)碼相機現(xiàn)場拍照，便于后期查找與比對。第三， 獲取影像信息。地面紋理數(shù)據(jù)信息和地物高程信息數(shù)據(jù)可通過航天航空攝影技術(shù) 獲得，如無人機傾斜攝影測量技術(shù)。無

7、人機傾斜攝影測量系統(tǒng)由飛控系統(tǒng)、地面 監(jiān)控系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、地面設(shè)備組成。在無人機拍攝前，根據(jù)所需要被測地物， 設(shè)定無人機飛行的航空路線、航攝高度，無人機按照規(guī)劃的航攝路線拍攝，然后 將拍攝的數(shù)據(jù)信息進行整理，并對影像數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查。檢查內(nèi)容包括影像質(zhì) 量、文件格式、影像的重疊度、影像變形及定位定姿系統(tǒng)(position and orientation system,POS)信息與影像對應(yīng)關(guān)系等，若影像符合要求則進一步對獲 取的航攝影像進行預(yù)處理，并將處理后的影像數(shù)據(jù)成果進行更深入地處理，得到 所需成果。2.3大比例地形測繪中的應(yīng)用傳統(tǒng)大比例尺地形圖測繪作業(yè)可概括為“三內(nèi)二外，即內(nèi)業(yè)收集資料，

8、根據(jù)測區(qū) 概況設(shè)計技術(shù)方案;外業(yè)采集數(shù)據(jù)，繪制草圖;內(nèi)業(yè)分類矢量化地物，包括配準(zhǔn)、空三、 格式轉(zhuǎn)換;外業(yè)調(diào)繪，反饋位置、類別信息;內(nèi)業(yè)編輯、分幅、整飾，立體測圖,成果發(fā) 布等。傾斜攝影測量工藝,和傳統(tǒng)航測方式大致一樣,流程更加簡化。外業(yè)作業(yè)之 前，首先收集測區(qū)資料，包括控制點成果、坐標(biāo)系統(tǒng)和高程基準(zhǔn)，已有地形圖成果和 地名資料等。接著，針對任務(wù)進行初步設(shè)計，并報送業(yè)務(wù)主管部門審批，制定無人機 航飛方案，并進行空域申請，明確無人機搭載的傳感器類型、地面分辨率、飛行高 度、架次、重疊度等。在具備外業(yè)影像采集條件后，按照航測設(shè)計方案，進行像控 點坐標(biāo)和傾斜影像數(shù)據(jù)采集工作。內(nèi)業(yè)工作主要包括數(shù)據(jù)預(yù)處理

9、、空三加密、生 成點云和建立實景三維模型等。所有內(nèi)業(yè)均可在數(shù)碼傾斜影像導(dǎo)入軟件后由軟件 自動解算完成，通過多視影像聯(lián)合平差技術(shù)進行傾斜影像區(qū)域網(wǎng)平差、多視影像密 集匹配技術(shù)得到高精度點云數(shù)據(jù)，還可以運用聯(lián)機計算縮短內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時間。大 比例尺地形線劃圖采集工作，可根據(jù)三維模型、DOM和點云作參照，提高地物的判 讀性和數(shù)據(jù)采集的速率。2.4城市建設(shè)規(guī)劃輔助決策中的應(yīng)用在城鎮(zhèn)建筑規(guī)劃建設(shè)中，規(guī)劃審批是其中極為重要的一部分，不管是何種地 塊建設(shè)，一般都會有共性需求，主要是與周邊環(huán)境之間的相互協(xié)調(diào)性。在BIM技 術(shù)誕生前，協(xié)調(diào)性帶有強烈的人為主觀意識，BIM技術(shù)誕生之后，三維環(huán)境能夠 對建筑物的尺度、

10、高度以及形態(tài)等進行全面的對比，對建筑方案以及具體協(xié)調(diào)性、 優(yōu)劣性作出判斷，最大程度上保障規(guī)劃方案的真實有效性，為其提供強大的技術(shù) 支撐。BIM主要是人為建模，因此，當(dāng)建筑物較為復(fù)雜且年代較為久遠(yuǎn)的情況下， BIM技術(shù)不能夠很好地展現(xiàn)其細(xì)節(jié)，尤其是建筑物的紋理、色彩等。而傾斜攝影 測量技術(shù)采用多個角度形成三維影像，能夠與實際場景保持一致，在這樣的環(huán)境 中，能夠全面地反映設(shè)計規(guī)劃方案的真實可靠性，能夠為決策規(guī)劃提供一定的輔助作用。結(jié)語傾斜攝影測量技術(shù)是一項當(dāng)代高新技術(shù)發(fā)展下的產(chǎn)物，而無人機傾斜攝影測量 技術(shù)是其科技具體表現(xiàn)的一種形式。無人機傾斜攝影測量技術(shù)在多方面已突破了 傳統(tǒng)的傾斜攝影測量技術(shù)，并不斷在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新與發(fā)展，通過對被測對象的多方 面多角度進行探測并生成三維實景模型進行分析，讓測量結(jié)果具備全面性與系統(tǒng)性, 對我國各個領(lǐng)域與行業(yè)都