朱閆霞

（湖北國土資源職業(yè)學(xué)院，湖北武漢，430090）

1 傾斜攝影技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)是通過在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器（目前常用的是兩鏡頭、五鏡頭相機(jī)），如圖1所示，同時(shí)從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確的信息。它的主要目的是獲取地物多個(gè)方位（尤其是側(cè)面）的信息并可供用戶多角度瀏覽，實(shí)時(shí)量測，三維瀏覽等獲取多方面的信息。

圖1 傾斜攝影

2 技術(shù)流程

利用多旋翼無人機(jī)首先進(jìn)行傾斜攝影外業(yè)航飛，然后利用從不同的角度拍攝的高重疊度數(shù)碼照片作為輸入數(shù)據(jù)源，加入各種可選的額外輔助數(shù)據(jù)，如：傳感器屬性（焦距、傳感器尺寸、主點(diǎn)、鏡頭畸變）、照片的位置參數(shù)（GPS）、照片姿態(tài)參數(shù)（如IMU），控制點(diǎn)等進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，最后利用專業(yè)軟件進(jìn)行傾斜三維自動(dòng)建模，得到三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

表1 方案建設(shè)硬件

3 總體技術(shù)路線

通過南方多旋翼無人機(jī)飛行平臺(tái)上搭載5鏡頭相機(jī)進(jìn)行多架次航測，對地面進(jìn)行拍攝，獲取建筑側(cè)面紋理信息。得到穩(wěn)定、高清的原始數(shù)碼影像，以及照片拍攝點(diǎn)的空間位置、姿態(tài)信息，結(jié)合相機(jī)畸變參數(shù)，通過南方專業(yè)的空三軟件SouthUAV方便快速地做好圖像匹配、平差、拼接等工作，，最終生產(chǎn)出滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的數(shù)字正射影像圖DOM、數(shù)字高程模型DEM等數(shù)據(jù)，再通過傾斜三維建模系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維實(shí)景重現(xiàn)。本方案采用的無人機(jī)搭載了后差分模塊，相對普通無人機(jī)，可以更準(zhǔn)確地提高精度，減少像控點(diǎn)的布設(shè)。

4 方案建設(shè)硬件參數(shù)及環(huán)境需求

4.1 無人機(jī)平臺(tái)參數(shù)

南方天行HO1300無人機(jī)是V八旋翼碳纖維復(fù)合材料，確保機(jī)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，飛行姿態(tài)更加穩(wěn)定，具備自動(dòng)起降、指點(diǎn)飛行、航線規(guī)劃等功能，并有優(yōu)秀的抗風(fēng)和防雨性能。

表2 UAV技術(shù)參數(shù)

此外飛機(jī)搭載后差分模塊，集成GNSS定位系統(tǒng)，通過后差分解算出高精度的POS信息，將高精度的POS應(yīng)用到影像數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度差分GPSIMU輔助低空攝影測量，實(shí)現(xiàn)稀少控制、甚至無控制。

例如：5平方公里一般測區(qū)像控點(diǎn)布設(shè)數(shù)量：普通：40-50個(gè)GCP；后差分模式：5個(gè)。而精度方面可達(dá)到平面精度≤10cm，高程精度≤20cm，滿足大比例尺航測項(xiàng)目。

4.2 傾斜攝影相機(jī)參數(shù)

攝影單元由主體結(jié)構(gòu)和5個(gè)小型相機(jī)構(gòu)成，這5個(gè)小型相機(jī)包含1個(gè)垂視相機(jī)和4 個(gè)傾斜相機(jī)，主體機(jī)構(gòu)按設(shè)計(jì)角度將五個(gè)相機(jī)牢固連接，每個(gè)相機(jī)均由小型成像裝置和高像質(zhì)定焦鏡頭組成，可同步獲取大視場角的影像數(shù)據(jù)，該影像數(shù)據(jù)既可拼接成用于常規(guī)攝影量測的寬幅影像，也可進(jìn)行真三維模型的建立。如下圖2所示。

圖2 多視角航空攝影儀

控制單元主要由觸發(fā)模塊、通訊模塊、存儲(chǔ)模塊及供電模塊四部分構(gòu)成。觸發(fā)模塊主要用于接收外部觸發(fā)信號(hào)，同步觸發(fā)5個(gè)小型相機(jī)曝光并向外部設(shè)備反饋觸發(fā)信號(hào)。通訊模塊主要用于相機(jī)模設(shè)置、相機(jī)飛行前后的測試與調(diào)校等。存儲(chǔ)模塊主要用于拍攝攝影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。供電模塊主要由自帶電源、直流電源轉(zhuǎn)換器、相機(jī)供電器組成。當(dāng)無人機(jī)的掛載平臺(tái)可以提供電源時(shí)，通過直流電源轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后給5個(gè)相機(jī)供電。當(dāng)沒有外接電源時(shí)，可使用自帶的續(xù)航電源為其供電，保障超長時(shí)間的航拍需求。

掛載單元主要由連接機(jī)構(gòu)及減震裝置組成，連接機(jī)構(gòu)可為相機(jī)與無人機(jī)連接提供穩(wěn)定支撐，減震裝置可有效減少無人機(jī)產(chǎn)生的高頻振動(dòng)相機(jī)的影響，從而保證攝影影像的質(zhì)量。

4.3 地面控制站配置推薦

地面站需采用筆記本電腦，和數(shù)傳電臺(tái)、圖像接收實(shí)時(shí)視頻顯示，同時(shí)查看地圖，定位飛機(jī)位置；精確設(shè)置航點(diǎn)任務(wù)并支持實(shí)時(shí)修改航點(diǎn)；支持一鍵起飛，一鍵返航，一鍵降落，緊急降落等快捷健，操作界面友好性。

需配備擁有頂級防護(hù)性能的軍工三防筆記本，防水，防塵等級達(dá)到IP65標(biāo)準(zhǔn)以上，抗震機(jī)身設(shè)計(jì)，通過120cm跌落試驗(yàn)，抗沖擊，寬溫，電磁兼容設(shè)計(jì)，全鎂合金機(jī)殼。需搭載有主流的酷睿i5處理器，4GB內(nèi)存，500GB硬盤。

5 成果展示

利用上述無人機(jī)傾斜攝影外業(yè)航飛，全方位獲取地物信息，后期通過專業(yè)軟件快速生成三維模型。

圖3 三維模型