余波 向文豪 唐朝林

【摘 要】利用低空无人机倾斜摄影技术快速获取多角度影像数据，通过自动实景三维建模和三维模型立体量测技术，能实现高精度大比例尺地形图测绘。

【关键词】无人机倾斜摄影；大比例尺地形图测绘；三维模型

在我国城市规划与土地资源管理中，大比例尺地形图是基本的参考数据。倾斜摄影测量技术能够进一步提升数据精确度与时效性，为地形测绘提供便捷，突破传统测量技术的限制，使用多角度拍摄方式，收集整理全方位的地形信息。

一、倾斜摄影测量的原理

在倾斜摄影技术的发展初期，测量工作是在有人机的基础上进行的，通过人工协调的方式，采集建筑外立面的纹理信息，然后再收集到的数据进行整理，利用空三模块的技术处理，模拟建筑模型。测量人员通过在倾斜摄影相机上配置多个传感镜头的方式，从多个角度分析、采集地形图像信息，还要进行数据匹配来对采集到的信息进行初步分析，降低数据误差，工作量仍然较大。随着无人机在倾斜摄影中的应用，测量人员通过在飞行器上搭载多个镜头传感器，同时从一个垂直、四个倾斜的角度进行数据采集，模拟人眼视觉，提升数据的准确度。

二、倾斜摄影测量技术优势

倾斜摄影测量技术相对于传统的航空航天摄影测量而言，其借助于无人机等飞行器，并创新利用了传统的摄影方式，实现了自动化的三维模型建模采集影像数据的方法。这一突破使得其所获取的信息不再是基础的地形、地物的勘测，更是涉及到了地面起伏的状况、地物纹理以及其他信息，构造了良好的三维立体模型。并且由于其分辨率相对较高，可从多视角获取影像信息，并同时输出DSM、DLG等成果的优势特点，受到了越来越多人的关注。

三、倾斜测量技术应用的重要意义

采用无人机倾斜测量技术能够弥补传统测量方式的不足，在采集基本地形信息的同时，提供丰富的空间信息，提升地形建模效率。随着我国城市规划与工程施工等对地理信息的要求不断提高，使用无人机倾斜摄影技术可以确保地形图数据更加准确，促使相关工作开展愈加顺利，为工程质量提供基本保障。除此之外，无人机倾斜摄影技术还能确保数据反馈更加及时，提供侧面数据信息，提升数据采集效率，节约人力物力。

四、无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘中的应用

（一）测量区域分析和航拍设计

要利用无人机倾斜摄影技术进行大比例地形图的测绘，首先需要对测量区域进行分析，大体掌握测量区域范围和基本情况，合理设计航拍过程与航拍路线，全方位采集地形信息。无人机需要通过航拍对地形信息进行采集，如果操作人员对地物、地形没有基本位置掌握，很容易在信息收集过程中发生意外，甚至损坏无人机。另外，测量人员还要对测量区域的坐标参数、控制点情况、测量区域面积进行了解，根据实际需要布置传感器，调整分辨率，设计合理的航拍路线与拍摄流程。

（二）航空实际拍摄

相关工作人员按照前期所涉及的航拍设计方案，利用无人机搭载好传感器，多角度地进行数据信息。相对于传统的测量技术，该新型技术充分发挥了其技术优势，缩短了项目测量的耗时，并且在人员配置上基本实现了只需要无人机操控员以及少量的工作人员，减少了项目成本。然而，由于该新兴技术的专业人员相对较少，因此需要注重在采用该技术时尽量使其操作专业化和规范化。

（三）数据收集与建立三维模型

通过倾斜摄影测量技术收集地形信息之后，能够利用计算机网络将数据信息进行整理和传输，再通过专业的数码倾斜测量影像导入软件对地形数据信息进行分析和解读。另外，多视角影像平差技术能够对收集到的地形信息进行匹配和平差，精确数据信息，整理出详细的地形数据，帮助测绘工作人员降低工作量。

（四）空中三角测量

倾斜摄影测量空三加密：倾斜摄影采用多视影像联合平差充分考虑影像间的几何变形和遮挡关系，采用软件Smart3DCapture，结合POS系统提供的多视影像外方位元素，采取由粗到精的金字塔匹配策略，在每级影像上进行同名点自动匹配和自由网光束法平差，得到较好的同名点匹配结果。同时建立连接点和连接线、控制点坐标、GPU/IMU辅助数据的多视影像自检校区域网平差的误差方程，通过联合解算，确保平差结果的精度。Smart3DCapture软件的空三报告中，重投影中误差控制在0.5个像素左右，最大不超过0.55个像素，若超过0.55个像素建议航摄组重飞。

（五）调整测绘与成图

在最后的成图阶段，测量工作人员再利用三维模型对地形中存在的实物进行辨认，可以减少外绘人员工作，只需要纠正测绘中存在的一些问题，进一步提升大比例尺地形圖的数据精度，检查地形图质量。通过倾斜摄影技术，大比列尺地形图的绘制效率和精度都能得到提升。

（六）倾斜摄影测量技术的实际应用

在倾斜摄影测量技术的实际应用过程中，具体情况要具体分析。例如：（1）在不同的区域所对应的当地地形情况、周边的居住状况、交通状况、水域状况、植被状况等方面，均会对倾斜测量过程中的通视状况有所影响，会影响到测量工作；（2）在通视状况较差的环境下，可通过配备两次航空摄影，设置拍摄角度为45°以及五个角度的拍摄，利用多测区进行测量，最后采用空三加密解算和模型进行生产绘图，可以收获较好的绘图成果。对于地形多为山地和丘陵的地区而言，则可以利用六旋翼无人机，并采用双相机的模式来进行测量，在此过程中，较为关键的是空三加密和数据建模等技术。而空三加密技术其主要是通过输入方位信息的倾斜影像和所收集的数据来进行自动匹配工作，再通过对相应的匹配点进行检测，去除相应的粗差点，最后构建自由网，完成之后则能输出成果。三维建模则是在多视角影像进行矫正、平差、匹配等方面，最后得到相应的倾斜模型。

五、倾斜摄影测量技术应用的经验总结

在一些项目的施工过程中，尽管传统的测量方面可能精度较高，但是其在耗时、耗人力方面则是远远地大于倾斜摄影测量技术，所以大部分人员会选择倾斜摄影技术来进行，进而有效保障其勘测的精度和工期。文章针对一些项目进行总结，首先是在房屋中，由于房屋其采用三维技术能采集到较高精度的信息，可以良好地识别出楼层的数量和房屋的材质，提高了工作效率。而对于植被覆盖区，三维技术其使用的难度高，产生的效果不如实地测绘的好，因此建议采用补测的方法。反之，在地面裸露区域，例如水田、旱地等区域，采用三维立体采集不仅可以保证高精度以及高效率，还能加快后期的成图效率，所以建议采用三维立体技术。另外，在进行技术选择的过程中，一定要首先进行基本的逻辑判断，而对于房屋密集区域，最好采用的也是加密航拍的方式。对于一些特别的则可以立体收集，进行外业调绘补测或者野外实测制高点等方式，尽量确保其所采集到的精度达标。

六、结语

倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图中的使用不仅能够降低测绘工作的人力物力，更重要的是能够从应用原理出发，创新测绘流程，弥补传统测量技术的不足，提升数据收集的效率与准确度，促使工程施工的质量不断提高。

【参考文献】

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