浅谈无人机倾斜摄影测量技术及其应用

　　天水三和数码测绘有限公司 梁远志， 贾玄娜

　摘要：无人机具有机动、灵活的特点，可以快速高效地获取高质量、高分辨率的数据信息，无人机倾斜摄影测量技术便是对无人机的有效利用。无人机倾斜摄影测量技术可以在同一平台上搭载多台传感器，从不同角度采集摄影信息，全面、高效的获取数据信息，并生成三维实景模型，极大地增加了倾斜摄影测量的应用。

　关键词：无人机;倾斜摄影;测量技术;应用

　　一、导言

　　地理空间数据采集可采用星载测量、机载测量和地面测量方式，获取方法有卫星遥感、干涉雷达、航空摄影测量、三维激光扫描技术等 .RS 和 InSAR方法能够提供大量的对地观测数据，但易受气候、地形等因素的影响，而且获取的影像分辨率较低，运行周期较长，不能及时提供有效的地理信息产品。传统航空摄影测量技术对天气条件和机场的依赖性较大，因此成本较高，测量周期较长，该技术局限应用于中小比例尺地形图的测绘.三维激光扫描技术突破了传统的单点测量，实现了面式测量，但高昂的仪器成本、较短的扫描距离限制了该技术的推广应用.因此迫切需要一种能够实现地理空间数据快速获取与实时更新的新方法。

　　二、无人机倾斜摄影测量技术的概述

　　(一)传统摄影测量与倾斜摄影测量

　　传统摄影测量是通过研究区域各摄影站点的中心投影生成正射影像，能够研究被摄对象的平面位置、形状、规模和性质，主要应用于生产正射影像、测绘地形图;而倾斜摄影测量在传统摄影测量技术上进行了继承和创新，改善了传统摄影测量仅通中心投影生成影像的不足，可从各摄影站点的垂直、前视、后视、左视、右视 5 个方位获取影像，并生成三维实景模型，可以对被摄地区的平面位置、形状、规模、性质、立面、侧面、纵横断面、地形起伏等进行研究和反映，极大地提高了传统摄影测量数据的多样性和丰富性。因此，倾斜摄影测量的用途广泛，除生产正射影像、测绘地形图外，还可以生成三维实景模型，进行三维场景模拟，全方位地对被摄对象进行研究。

　　(二)无人机倾斜摄影测量与有人机倾斜摄影测量

　　有人机倾斜摄影测量是以载人飞行器为摄影平台，航线申请程序复杂，飞行区域、飞行高度、航拍时间都受到严格管制，且保障复杂，成本高。由于能够长时间航飞留空、航摄范围较大、航摄稳定，多应用于大范围的航摄活动。无人机倾斜摄影测量是以无人飞行器为摄影平台，时效强、周期短、航摄受限小、成本低廉，只是无人机倾斜摄影的航飞留空时间较短、摄影规模较小，因此只适用于小规模的航摄活动。由此可以看出，无人机倾斜摄影测量与有人机倾斜摄影测量优缺点互补，能够充分弥补对方的不足。两者相辅相成，才能发挥航拍摄影的良好作用。

　　三、无人机和有人机倾斜摄影测量技术应用优缺点

　　无人机倾斜摄影测量技术和有人机倾斜摄影测量技术的应用有着其各自的优缺点，从有人机倾斜摄像测量技术的应用来看，主要就是采用载人飞行器为基础进行实施的摄像测量方法，在这一测量技术的应用中，航线的申请程序是比较复杂的，飞行区域以及高度和时间等都会受到相应的影响，摄影测绘的成本比较高。但是这一测量技术的运用中航摄的范围是比较大的，并且航飞的留空时间也比较长，摄影姿势相对比较稳定，这一倾斜摄影测量技术的应用范围比较大。而无人机倾斜摄影技术的应用主要是通过无人飞行器作为平台展开的摄影测绘，这一测量技术的应用时效性比较强，比较机动灵活，摄影测量的周期比较短。

　　四、无人机倾斜摄影测量技术标准和技术应用

　　(一) 无人机倾斜摄影测量技术标准

　　无人机倾斜摄影测量需要按照相应技术标准执行，保障测量的规范化。当前市场中无人机种类多样，所以在选择的时候就要和实际的测量需要相结合，测绘型的无人机对飞行标准要求比较高，要结合续航的时间以及安全性和实用升限等等要素进行限定。如无人机的最低载重两千克，电池动力续航时间大于二十五分钟，内燃机动力续航时间大于一小时。对于倾斜相机的性能也有着相应的要求，这就需要按照低空数字航空摄影规范的要求，其中对测绘航摄垂直摄影相片倾角有着相应规定，倾角不大于5°，最大倾角不超过12°，当前航测软件的处理能力大大提升，倾角可在15°，在技术的发展中对倾斜相机镜头数量已经不限定。无人机航测标准当中对相机的像素有着要求，不能低于3500万像素，可不对单一相机像素限定。在性能上也对续航时间以及曝光功能等进行了限定，对倾斜摄影一次曝光采集像素并非越高越高，是需要和设备成本相结合考量，单镜头不能低于2000万像素。一次曝光不低于一亿像素。在航摄的时间控制上至少在一个半小时。

　　(二) 无人机倾斜摄影测量技术应用

　　无人机倾斜摄影测量技术的实际应用过程中，要充分注重按照相应的要求操作，在对飞行航线的设计过程中，就要先确定航摄高度，无人机倾斜摄影飞行高度是航线设计基础，所以高度要和人物要求相结合，来选择地面分辨率，并和倾斜相机自身性能相结合。在对重叠度的设计方面，低空数字航空摄影规定中，航向重叠度通常在60%-80%，最低限度也要大于53%，对于旁向重叠度来说要在15%—60%，最低限度要大于8%，根据实际的情况建议值在66.7%为宜。无人机倾斜摄影测绘技术的应用中，在控制测量方面，就要保障精度以及控制绝对位置和地物目标，常规低空数字航空摄影测量外业的规范当中，在控制点布置方面有着详细规定要求，无人机倾斜摄影测量的影响重叠度要求比较高，这就需要通过全球定位模式运用，自身携带POS数据，确定影响相对位置，最终提高空三计算精度。在应急测绘方面，对于出现地震以及山体滑坡等自然灾害后获得灾区可量测三维数据，就要通过谷歌地图来读取坐标以及手持GPS测量等控制点，并生成灾区真三维模型。在进行选择点位的过程中，就要保持影响的清晰，可选择在方便识别的细小地物交点以及明显地物拐角点位置来固定量测地方。无人机倾斜摄影测量技术的应用当中，在空中三角测量方面就要按照相应的标准要求执行。这是通过多张连续高重叠影响监理的光学模型，进而获得加密点高程以及平面位置。倾斜空三和传统正射影响空三有着不同，无人机导航只能获得下视镜头POS数据，这就需要POS数据为倾斜影响初始外方位元素，采取影像同名点进行匹配以及自由网光束法平差，这样就能获得理想的结果。空三的精度控制方面，相关的数字航空摄影测量空三角测量规范也有着明确规范，对于定向当中像片连接点数量以及误差，单连接点精度指标不能完全按照传统的差点，需要进行综合评价空三精度。其指标表现在整体精度范围，在外方位元素标准偏差的运用下就比较能够全面的表现。

　　五、结语

　　无人机倾斜摄影测量技术的发展比较迅速，倾斜摄影测量技术的运用是通过三维数据来反映地物外观以及高度和位置属性的测量技术，在各领域中的应用都比较广泛。通过无人机的应用就能实现迅速的采集影响数据，自动建立三维模型等，这就大大提高了测量工作的效率和质量水平，为我国的测绘领域的发展起到了积极促进作用。

　　参考文献

　　[1]王静宇.浅谈无人机倾斜摄影测量技术及其应用[J].工程建设与设计,2017(14):200-201.

　　[2]曹琳. 基于无人机倾斜摄影测量技术的三维建模及其精度分析[D].西安科技大学,2016.