盧君成

摘 要：隨著數(shù)字信息建設(shè)的發(fā)展，社會大眾對數(shù)據(jù)的需求發(fā)生了一些變化，近兩年國內(nèi)傾斜攝影業(yè)務(wù)量突飛猛進，傾斜攝影技術(shù)是國際測繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來的一項高新技術(shù)。業(yè)務(wù)涉及國土資源、城建、水利、交通、旅游、地質(zhì)、電力、農(nóng)牧等諸多領(lǐng)域。它改變了以往航空攝影測量只能使用單一相機從垂直角度拍攝地物的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從垂直、側(cè)視和前后視等不同角度采集影像。傾斜影像不僅能真實反映地物情況，還通過采用先進的定位技術(shù)，嵌入精確的地理信息、豐富的影像信息。無人機傾斜攝影具有高精準(zhǔn)度詳細快速的優(yōu)勢，縮減測繪工作人員的日常工作時間及工作強度，促使測繪效率得到顯著的提升，在地面地形測繪、三維立體建模等方面，具有非常顯著的優(yōu)勢。本文針對無人機傾斜攝影測繪開展具體的論述，望能夠有一定的參考性價值。

關(guān)鍵詞：地形測繪 無人機傾斜攝影 測繪技術(shù)

中圖分類號：P237 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（a）-0094-02

在傳統(tǒng)的地面地形測繪、三維立體建模工作當(dāng)中，主要是采用RTK、全站儀等相關(guān)設(shè)備，對野外現(xiàn)有的測點信息進行采集，通過專業(yè)軟件處理之后編輯地形圖和立體模型，與傳統(tǒng)的地形測繪技術(shù)相比，傾斜攝影所具備的高效率、高精度、高真實感、低成本優(yōu)勢，使其逐步替代傳統(tǒng)人工建模的三維模型獲取方式。一個面積約50km2的城市，運用傾斜攝影建模技術(shù)，從獲取影像、處理數(shù)據(jù)直至生成真三維模型僅需10天左右。同等工作量，若采用人工建模，則需投入100人足足干3個月。傾斜攝影三維模型不僅能帶給觀者真實而震撼的視覺感受，還因其模型上每一點都具有準(zhǔn)確的三維地理坐標(biāo)，可供測繪人員按需測量和計算，從而使三維模型在城市建設(shè)與管理、地理測繪、公共安全與應(yīng)急反恐等方面大有可為。

1 無人機傾斜攝影技術(shù)主要內(nèi)容

（1）關(guān)于無人機傾斜攝影技術(shù)：無人機的傾斜攝影主要是通過三維重建，利用單一相機多角度垂直拍攝的基礎(chǔ)，利用無人機的傾斜、空中定位形成的組合的多鏡頭拍攝平臺，然后通過多媒體技術(shù)進行旋轉(zhuǎn)取像。根據(jù)無人機的POS系統(tǒng)或GPS差分系統(tǒng)進行精確定位，將提供的多角度成像處理，形成匹配密集影像、映射紋理生成模型的重要操作，最終形成無人機傾斜攝影的三維重建。

（2）工作原理：無人機傾斜攝影技術(shù)是空中飛行的測量技術(shù)，它們之間的主要區(qū)別是傾斜攝影技術(shù)是通過在一架無人機上放置多個攝影鏡頭進行圖像收集，多角度的垂直傾斜拍攝讓地理表面信息更加完善。正片的拍攝主要依據(jù)無人機的垂直拍攝技術(shù)，所謂斜片就是通過形成一定的拍攝角度。

（3）數(shù)據(jù)信息的獲取與處理：根據(jù)測圖需要提出的航攝要求，向主管部門申請。經(jīng)批準(zhǔn)后，制定航攝計劃。根據(jù)實地勘察測區(qū)的地形特征參照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對測區(qū)航線進行合理設(shè)計，完成測區(qū)范圍內(nèi)傾斜航空影像數(shù)據(jù)獲取工作，基本的要求及技術(shù)指標(biāo)如下：①所獲取影像為真彩色數(shù)字影像；②平面精度滿足相關(guān)比例尺地形圖的精度要求；③像片的重疊度：航向重疊度75%，旁向重疊度75%；④影像質(zhì)量：獲取的測區(qū)像片應(yīng)影像清晰、反差適中，彩色色調(diào)柔和、鮮艷；⑤漏洞補攝：對各種原因獲取的不合格航片（航攝漏洞）要及時補飛，漏洞補攝按原設(shè)計航跡進行。

2 野外數(shù)據(jù)的獲取流程

（1）航高確定：數(shù)碼航空攝影的成圖比例尺取決于飛行高度，根據(jù)地面分辨率，可按照公式求得獲得相應(yīng)地面分辨率GSD的飛行高度。

（2）航攝時間：航空影像的質(zhì)量對航攝飛行的時間有一定的要求，航攝時間受天氣條件的制約。具體要求如下：①水平能見度≥1500m，垂直能見度≥1000m；②氣流相對穩(wěn)定：每天的正午氣流相對較強，對飛行安全不利，同時也對影像質(zhì)量影像較大；③選擇航攝時間：平地要求，太陽高度/（°）>20，陰影倍數(shù)/（倍）<3。丘陵地和小城鎮(zhèn)，太陽高度/（°）>30，陰影倍數(shù)/（倍）<2。山地和中等城市，太陽高度/（°）>20，陰影倍數(shù)/（倍）≤1。

（3）航線設(shè)計：通常情況下航線應(yīng)按東西向或南北向直線飛行；特定條件下亦可根據(jù)地形走向與專業(yè)測繪的需要，按南北向或沿線路、河流、海岸、境界等任意方向飛行。

平行于攝區(qū)邊界線的首末航線一般敷設(shè)在攝區(qū)邊界線上或者邊界外；旁向覆蓋超出攝區(qū)邊界線，一般不少于像幅的30%，確保目標(biāo)攝區(qū)完全覆蓋。

（4）像片控制點測量：①測區(qū)像片控制點采用網(wǎng)絡(luò)GPS-RTK技術(shù)施測，一般情況下均為平高點；②選用的像片控制點的目標(biāo)影像應(yīng)清晰，易于判別和刺點。像片控制點布設(shè)應(yīng)在航向及旁向重疊5～6張像片范圍內(nèi)，控制點要盡量共用。根據(jù)測區(qū)的地形條件，按區(qū)域網(wǎng)布設(shè)，區(qū)域網(wǎng)的大小一般控制在8航線，12基線，在區(qū)域網(wǎng)的四周進行控制點的布設(shè)。一般情況下每平方公里1個點，盡量均勻分布；③區(qū)域網(wǎng)之間的像片控制點應(yīng)盡量選擇在左、右航線重疊的中間，相鄰區(qū)域網(wǎng)盡量公用。當(dāng)測區(qū)范圍受地形條件限制，有凸凹時，應(yīng)在凸角處增補控制點。滿足精度要求的點位均提供高程和平面坐標(biāo)，每個測區(qū)至少有2個多余觀測控制點，作為多余觀測評價模型的坐標(biāo)精度；④相片的定位點的選擇上應(yīng)該盡量于可見的清晰的地物點，控制點的像片精度控制在0.1mm，這些定位點的交角通常選擇于呈線狀的地物焦點處，并且影像點的大小要小于點狀的地物中心，大約為0.2mm，其中刺點目標(biāo)不能選擇交角小于30°的線狀地物；⑤像片控制點應(yīng)選用高程變化小的目標(biāo)，像片控制點在各張相鄰的及具有同名點的像片上均應(yīng)清晰可見，選擇最清晰的一張像片作為刺點片。

3 相關(guān)數(shù)據(jù)的預(yù)處理

隨著傾斜攝影測量技術(shù)的不斷完善，攝影測量處理軟件技術(shù)也不斷地發(fā)展和更新，通過傾斜批量自動建模軟件，是基于圖形運算單元GPU快速三維模型的構(gòu)建軟件，通過攝影測量原理，對獲得的傾斜影像、街景數(shù)據(jù)、照片等數(shù)據(jù)進行幾何處理、多視匹配、三角網(wǎng)（TIN）構(gòu)建、自動賦予紋理等步驟，最終得到三維模型。該過程僅依靠簡單連續(xù)的二維圖像，就能還原出最真實的真三維模型，無需人工干預(yù)便可以完成海量城市模型的批量處理。通過多節(jié)點自動建模軟件來完成建模任務(wù)，具體流程如下。數(shù)據(jù)導(dǎo)入：指定數(shù)據(jù)存放的路徑、焦距、像幅等參數(shù)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件；自動空三解算：根據(jù)圖像之間的重疊，自動搜索同名點，進行自動空間三角解算；構(gòu)建TIN網(wǎng)格：根據(jù)空間三角解算、幾何處理、多視角匹配等自動構(gòu)建TIN網(wǎng)格；自動貼圖：自動賦予貼圖，構(gòu)建三維模型；模型后處理：通過疊加分類圖層，將模型單體化并賦予屬性信息，同時創(chuàng)建LOD，進行優(yōu)化，生成3DML數(shù)據(jù)格式。

4 地物、地形的繪制與提取

可以運用無人機傾斜攝影技術(shù)來對真三維模型數(shù)據(jù)進行提取以及后期的相關(guān)處理，其中，在地形、地物提取的時候可以從具體特征點入手，利用相關(guān)航測軟件從三維模型視圖當(dāng)中進行相關(guān)數(shù)據(jù)的提取，形成地物特征點x、y、H坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而在文本文件當(dāng)中進行對應(yīng)格式的傳輸，直接導(dǎo)入測繪圖軟件來進行地物的具體繪制與編輯。

5 結(jié)語

航空傾斜攝影技術(shù)不僅能夠真實地反應(yīng)地物情況，而且還通過采用先進的定位技術(shù)，嵌入精確的地理信息、更豐富的影像信息、更高級的用戶體驗，為數(shù)字化城市的建設(shè)提供了全新的手段，并使行業(yè)應(yīng)用更加深入。通過配套軟件的應(yīng)用，可直接基于成果影像進行包括高度、長度、面積、角度、坡度等的量測，通過數(shù)據(jù)信息的嵌入，可以實現(xiàn)更大領(lǐng)域的運用。

參考文獻

[1] 楊國東，王民水.傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用及展望[J].測繪與空間地理信息，2016，39（1）：13-15.

[2] 劉洋，鄒自力.基于Harris算子和SIFT特征匹配的無人機影像處理[J].江西測繪，2015（4）：7-9.