申睿卿

（甘肅省自然資源行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心，甘肅 蘭州 730000）

對于空間地理而言，在任何領(lǐng)域的發(fā)展過程中都扮演著重要的角色，同時，隨著社會經(jīng)濟的不斷進步，相關(guān)行業(yè)對大比例尺地形圖的測繪提出了更高的標準要求。對于傳統(tǒng)的大比例尺地形圖測繪工程而言，其存在準確率低、繪圖周期長、成本高等缺點，因此，這就需要行業(yè)內(nèi)的工作人員對測繪技術(shù)進行不斷的改進與創(chuàng)新[1]。近幾年來，無人機技術(shù)得到了快速發(fā)展，同時也在大比例尺地形圖測繪過程中得到了廣泛的應(yīng)用并取得了良好的效果，進而推動了大比例尺地形圖測繪行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

1 無人機傾斜攝影的基本原理

對于無人機傾斜攝影技術(shù)而言，其基本原理是指：將多臺高分辨率的相機安裝在無人機飛行的平面上，由此構(gòu)成系統(tǒng)性的采集影像設(shè)備，這樣就能對地面區(qū)域的影像進行采集。一般而言，無人機在高空作業(yè)時均會從豎直與傾斜兩個方向?qū)δ繕思右孕畔⒉杉⑶?，當前每臺無人機均安裝有無鏡頭攝影程序，該程序可以和無人機中的IMU系統(tǒng)、衛(wèi)生定位系統(tǒng)進行有效配合，然后經(jīng)過對應(yīng)的軟件進行技術(shù)處理，就能將目標區(qū)域的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成表面模型數(shù)字影像，并最終生成立體模型。

2 無人機傾斜攝影的核心技術(shù)

2.1 多視影像聯(lián)合平差

對于無人機傾斜攝影而言，多視影像聯(lián)合平差是一項關(guān)鍵技術(shù)，具體包括垂直攝影影像與傾斜攝影影像兩個方面。目前，多視影像聯(lián)合平差技術(shù)區(qū)域網(wǎng)的平差主要分為無約束、有附加約束以及直接定向的傾斜影像這三個部分。

2.2 多視影像的密集匹配

對于在大比例地形圖測量過程中使用無人機傾斜攝影測量技術(shù)而言，其相比于傳統(tǒng)的無人機垂直射影技術(shù)，能夠有效克服由于分辨率與地形變動太大而致使影像不夠清楚的問題[2]。為此，若操作者僅運用常規(guī)的匹配模式，不但不能取得準確并且理想的匹配成效，還難以得到精準的模型構(gòu)建同名像點。所以，不僅要結(jié)合測量區(qū)域的地形地貌環(huán)境，還要結(jié)合無人機傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，制定合理的測量方案。近幾年來，行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員對無人機傾斜攝影技術(shù)進行了不斷的改進與創(chuàng)新，在發(fā)展過程中使得無人機傾斜攝影技術(shù)實現(xiàn)了多視影像的密集匹配效果，這樣在一定程度上不僅能夠獲得高精度、高密度的地形數(shù)據(jù)，還能為三維模型的順利建立奠定良好的基礎(chǔ)。

2.3 三維模型的形成

在利用無人區(qū)對區(qū)域測量完成以后，技術(shù)人員要將無人機傾斜攝影素材進行處理，然后將處理結(jié)果導(dǎo)入軟件中，這樣就能夠進行立體模型的構(gòu)建。通常狀況下，因為無人機傾斜攝影信息狀況形成的類別不一樣，為此把所生成的三維模型分成兩個類型，其一是以傾斜影像當作主紋理的模型，其二是以傾斜影像的全部信息再通過系統(tǒng)加工之后形成的立體模型。三維模型的形成過程如圖1所示。

3 三維模型測繪圖形成的流程

3.1 測量的控制

在利用無人機進行傾斜攝影測量活動以前，先調(diào)節(jié)無人機所有的指標，保證其處于理想的狀態(tài)，這樣才能提高數(shù)據(jù)測量的準確性，為三維模型準確、成功的構(gòu)建奠定夯實的根基。為此，可從下述兩個層面提升無人機測量質(zhì)量：第一，提升無人機管控點的測量精準度。第二，增添恰當數(shù)量的控制點。如果需要對房屋密集區(qū)域進行無人機傾斜攝影測量，那么要每隔150m設(shè)置一個控制點，而對于房屋相對稀疏的地區(qū)而言，可以每隔300m設(shè)置一個控制點[3]。

3.2 傾斜攝影影像的獲取和處理

就目前而言，對無人機傾斜攝影過程中使用到的傳感器鏡頭，其在市場上流通的主要為三鏡頭和五鏡頭這兩種形式。對于五鏡頭而言，其能夠?qū)π枰獪y量區(qū)域的前、后、左、右、垂直這五個角度進行攝影。然而，在實際攝影測量過程中，工作人員可以將這兩種鏡頭相互配合使用，結(jié)合不同區(qū)域的光照情況，選擇適當?shù)钠毓恻c對目標地加以圖像采集，如此便可以達成多維度攝影目標。在運用多視角攝影完畢之后，先要處理有關(guān)圖像，之后依據(jù)處理結(jié)果構(gòu)建虛擬影像，之后在視野范疇內(nèi)選取傾斜攝影影像，且把其體現(xiàn)到虛擬影像中。之后加工影像，將影像建筑物產(chǎn)生的凸起重影剪切。

圖1 三維模型的形成過程圖

3.3 對所得數(shù)據(jù)進行預(yù)處理

技術(shù)人員首先要對無人機傾斜攝影過程中測量的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，然后才能將這些數(shù)據(jù)進行三維建模。在數(shù)據(jù)預(yù)處理時，先要整體查看影像的健全度、清楚度、范圍、模糊水平，之后基于立體模型的構(gòu)建標準對數(shù)據(jù)進行編輯。此外，在實際數(shù)據(jù)處理過程中，要排除光線因素帶來的干擾，這樣才能提高模型構(gòu)建的精準性。

3.4 空三加密

通常狀況下，在使用無人機完成傾斜攝影測量任務(wù)的時候，均會運用智能空三加密系統(tǒng)?？杖用芟到y(tǒng)的具體應(yīng)用流程分為以下幾個方面：第一，先將需要測量區(qū)域的位置信息和地面控制信息錄入到該系統(tǒng)內(nèi)。第二，系統(tǒng)會智能剖析錄入的信息且智能化地把傾斜攝影時的連接點進行自動分配。第三，將連接點的權(quán)限進行檢查與核對。在此過程中，系統(tǒng)將存在偏差的連接點進行排除，最后達到平差的效果，從而提高測量的精準度。

3.5 三維模型的建立

在建立立體模型時，首先把無人機拍錄的圖像以及測量的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶詣咏＼浖斨校缓笥勺詣咏＼浖詣訉?shù)據(jù)進行建模。在此過程中，技術(shù)人員需要對多維度的影像與信息加以校對、平差，最后運用三角網(wǎng)對圖像中的特點加以創(chuàng)建，提升多視角影像的可視化水平，這樣就能構(gòu)建完整的三維模型。

3.6 測繪大比例尺地形圖

在大比例尺地形圖測量時，若運用無人機傾斜攝影測量先進科技，那么可以利用EPS清華山維軟件，將構(gòu)建好的三維實景模型導(dǎo)入軟件中，然后利用該三維模型對場景的全要素進行采集，在此過程中，就構(gòu)成了一體的多視角三維測圖環(huán)境，并對圖像模擬的精度進行重建，確保在圖像中不會產(chǎn)生視角、分辨率、遮擋等局限。利用該軟件能夠在地形采集、屋檐改正、部件測量、地貌采集等方面達到真三維的環(huán)境，且數(shù)據(jù)采集精度較高，一定程度上不僅能夠在保證地圖繪制質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高效率，還能降低外業(yè)調(diào)繪的工作強度。此外，在使用EPS清華山維軟件平臺時，利用軟件平臺自身的數(shù)字化成圖功能就不需要測量者佩戴立體眼鏡，這就降低了對航測人員的技術(shù)要求。同時，該軟件存在圖形管理模式，能夠?qū)?shù)據(jù)庫進行精準且簡潔的管理，與CAD圖形編輯功能相似，不僅能夠獲得精準的數(shù)據(jù)，還能為工作人員提供便利。

4 無人機傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用要點

（1）針對在大比例尺地形圖測量期間運用無人機傾斜攝影測量技術(shù)而言，其可能會產(chǎn)生建筑物自遮擋和被遮擋這兩種現(xiàn)象。如果需要對橋梁的路線地形圖進行測量且在測量過程中被諸多植物遮住，那么技術(shù)工作者可采用多維度攝影與反復(fù)飛行攝錄的方法，降低被植物遮擋現(xiàn)象發(fā)生的概率。

（2）對于無人機傾斜攝影技術(shù)而言，其在黑暗的情況下作業(yè)的效率就會受到限制。因此，在對大比例地形圖測量過程中，要求技術(shù)人員在白天或光線較好的情況下駕駛無人機采用傾斜攝影技術(shù)對其進行測量。

（3）一般而言，無人機在飛行過程中不是處于平穩(wěn)的狀態(tài)，一般都會因電機的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生抖動現(xiàn)象，一旦發(fā)生抖動問題，便會讓像素發(fā)生位置移動問題，進而致使攝影圖像不清晰。為此，在運用無人機傾斜攝影測量技術(shù)測量大比例尺地形圖時，通常要把無人機的像素設(shè)定在四分之一像素之下，如此才可以改變圖像不清晰的問題。

（4）在攝錄目標區(qū)域圖像時，其主要需要對建筑物的側(cè)面進行采集，因此，這就需要工作人員駕駛無人機對建筑進行定點測量和數(shù)據(jù)采集。然而，在采集過程中，難免會產(chǎn)生工作人員操作不當?shù)膯栴}，為此，不但要不斷更新無人機傾斜攝影技術(shù)，還應(yīng)當對相關(guān)操作人員進行業(yè)務(wù)培訓(xùn)。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的不斷進步，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，城市在發(fā)展過程中也在逐漸向著數(shù)字化的方向進行轉(zhuǎn)變。目前，由于無人機傾斜攝影技術(shù)存在精準、效率高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢，在多個領(lǐng)域都得以大范圍運用。為此，有關(guān)從業(yè)者應(yīng)當持續(xù)改進與創(chuàng)新無人機傾斜攝影技術(shù)，這樣才能促進大比例尺地形圖測量行業(yè)的健康快速發(fā)展。