王港淼

（平顶山天安煤业股份有限公司勘探工程处，河南 平顶山 467000）

倾斜类型的摄影测量技术属于一项摄影测量相关技术，和常规的手动3D立体空间的建模类技术进行比对的话，具有非常显著的优势。首先是此类技术能够生成实景形式的3D立体状态的空间模型，进而能够最大限度地防止常规3D立体模型带给观察者虚假的感觉；其次是其具有高效捕捉图像数据信息的功能，常规的手动3D立体模型需要依赖手动建立模型、工作人员人工去往区域的实地进行拍照来捕捉相应的数据，这种操作的模式既费时、费力，还增加了出错的概率；最后一点是此类技术是基于计算机程序进行的完全自动建模操作，执行成本非常低廉。为此，针对此类新型技术的实际需求显得非常必要。无人机装置和相关技术的持续进步，可以为倾斜类型的摄影测量技术的实际应用打下牢固的基础。

1 模型生成技术的特征对比

倾斜类型的摄影测量相关技术借助具备飞行能力平台上配备的若干台传感器装置，能够实现同时由垂直方向、东向、南向、西向、北向等不同方向的各种角度来实现图像的采集工作，基于拍摄的规定与相应的配套程序，建立3D立体的空间景观，倾斜类型的摄影测量技术有效防止常规的正向摄影测量技术仅仅可以由垂直方向角度摄像的不足。该技术属于摄影测量相关技术的一类进化版本，和常规的人工3D建模方法相比较，获得了非常显著的进步和提升，节省了大量的人力和物力，借助电脑设备来进行完全的自动化建模操作，运行成本非常低廉。一般状态下，空中摄影测量技术可用于区域范围相对比较大。测量工作中，范围比较小的测量工作，采用航拍方式来进行摄影测量操作很可能受制于机场位置以及天气情况，出现拍摄操作周期长、费用高昂等问题，不能很好地体现空中摄影拍摄测量技术的主要优势。因此对于新型技术的需求日渐突出。无人机技术的广泛使用，可以为倾斜类型摄影技术的进一步实际应用打下牢固的基础[1]。

2 项目的具体实施

2.1 项目的主要内容

基于城市的中心广场来生成实景的3D立体模型，应用虚拟仿真以及倾斜类型的摄影技术，可以实现广场区域的3D立体实景场景中生成诸如园区的各类建筑物、交通系统、城市功能区域、绿化带以及其他类型公共区域附属设施的3D立体模型的管理，提升城市综合管理能力，提升决策管理工作的前瞻性与合理性。项目主体范围如图1所示。

图1 项目主体范围

2.2 技术流程

整体技术路线如下。

（1）实地踏勘和现有资料研究：针对该区域实施实地走访，选取无人机装置的起飞点以及降落点，并和主管部门报备，查阅近期的气象数据，对于资料实施初步的研究。

（2）技术方案设计：使用科卫泰幻影-Y24KB型无人机为飞行设备，使用沈阳航遥信息公司出品的AIRJD538型号的多镜头相机为拍摄装置，工作时需要保证太阳高度角在42.85°以上，阴影部分的倍数低于1.375倍，工作的时间选择从11：15至16：25，根据项目设置的重叠度等参数设计可行的执行方案。

（3）数据信息的采集：严格根据设计方案实施图形数据捕捉及测量操作。

（4）3D立体模型的制作：数据捕捉过程完成后，需要针对图形信息实施预处理、密集匹配操作、点云捕捉、空三类型测量、SVT文件的生成、三角网格生成、纹理修饰等步骤，生成最终的3D模型。

2.3 项目执行过程

2.3.1 航拍设计

（1）倾斜类型的摄影基础性技术参数的规划设计。无人机装置倾斜类型摄影操作过程中，横向飞行覆盖的区域需要超过拍摄区域边界线3条基准线的范围；纵向覆盖区域需要超过被拍摄区边界线的55.875%左右；这样操作方便施测区域的图像控制点集在不妨碍内业加密操作的情况下，侧向覆盖区域超过拍摄区边界线大于像幅区域的33.125%。

（2）图片的重叠度参数。无人机进行低空摄影工作的过程中，飞行航向的重叠度区间取62.875%～82.175%之间，特殊情况最小不可以小于55.981%；旁向的重叠度区间取14.875%～62.887%之间，特殊情况最小不可以小于8.125%。不过倾斜类型的摄影技术具有一定程度的特殊性，为了确保拍摄品质，平均航向的重叠度及旁向重叠度都要大于72.875%[2]。

2.3.2 信息数据采集

测量及摄影相关工程技术人员选用的垂直方向的镜头，其焦距是21.785 mm，像元尺寸参数取0.0041 mm，地面分辨率取值是0.035 m，估算后得出的航高数值为155.285 m；航线设置为东西方向，横切全部拍摄范围，航线的规划设计要以无人机高效执行项目为出发点，并且尽量防止像主点发生落水的情况[3]。

2.3.3 数据信息的三维立体建模

倾斜类型的摄影测量实现数据信息的采集任务后，就要进行处理环节。

（1）点云的生成。有关软件程序结合IOC信息生成了密集点云，用于三角网格生成。

（2）构建三角网。点云生成三角网，构成基本3D模型骨架。

（3）纹理的自动映射。基于三角网格，程序可实现纹理映射。

2.3.4 实现三维数字模型的精修技术模式

测量及摄影相关工程技术人员E-Sys 3D实景建模软件自动完成建模过程并且生成的三维数字模型稍有一些偏差，借助先进的三维数字建模软件的快速修正模块可以针对现有几何模型以及相关截图进行行之有效的修正，在通常状况下三维数字模型修饰作业的主要流程包括以下三点内容。

（1）三维数字模型的加载与导入研究。测量及摄影相关工程技术人员TD-530三维制图软件支持E-Sys 3D软件重要数据信息的直接写入。再将相关数据信息导入以后能够查细得出，能够准确发现原有数字模型在很多技术细节信息上所存在的明显缺陷，如图2所示。

图2 三维数字模型相关细节缺陷示例

（2）城市大型高层建筑物外形轮廓描绘及勾勒研究。测量及摄影相关工程技术人员分别在进行城市高层大型建筑物顶部以及底层基础的外形轮廓的描绘及勾勒，在通常状况下并借助基准节点的精准定位，进而形成建筑物的承重柱体及加强梁。

（3）大型高层建筑物全部细节精准修复措施。测量及摄影相关工程技术人员使用等距偏移、切割修剪以及拉伸切除等技术在已经完成的大型高层建筑物柱体框架结构内部，将建筑物外部的窗户、欧式阳台以及各个侧面的结构进行行之有效的修复。在通常状况下修复工作完成以后，把重要数据信息直接导入E-Sys 3D三维数字建模软件中进行纹理截图工作。经过测量及摄影相关工程技术人员快速修复以后的三维数字化模型结构如图3所示。

图3 三维数字化模型快速修复技术

3 三维数字模型的持续更新研究

现阶段国内数字化城市三维数据建模普遍存在造价非常高以及作业周期比较长的情况，测量及摄影相关工程技术人员确保重要数据现势性就是无人机倾斜式摄影测量先进技术首先需要克服的难题。本文研究过程使用TD-530软件针对E-Sys 3D自动三维数字建模的相关数据信息实施精修处理，修复大型高层建筑物结构内部发生扭曲失真导致变形、纹理深入拉花、建筑物表面缺损破坏、悬空零部件删除以及丢失零部件实时还原等等，测量及摄影相关工程技术人员进行深入研究得到非常精细的单体数字模型单元，进而达成IGS国内大型城市管理使用的要求。

3.1 剥离及裁剪模式解决方案

现阶段国内大型城市实施更新在通常状况下是基于局部数据单元为单位实施的，测量及摄影相关工程技术人员假如针对整个区域全体重要数据信息采集进行数字化三维建模，必将导致大量的人力物力浪费；对于相关重点区域的变化情况，确定出需要进行实施更新的具体建筑区域，在通常状况下为了确保国内大型高层建筑物的完整一致性，测量及摄影相关工程技术人员在一般情况下会根据真实状况需求的前提条件下，向外部延伸155.895 m视为最大安全飞行范围，针对具体需求进行更新编译的国内大型城市区域实施剥离与裁剪相关措施。

3.2 快速重要数据信息编译研究

测量及摄影相关工程技术人员使用E-Sys 3D三维数字建模软件能够自动校核倾斜式摄影测量相关重要数据信息的结果，进而使用TD-530三维数字建模软件针对自动解译成果实施行之有效的精修加工作业。

3.3 高度融合与持续更新技术模式

测量及摄影相关工程技术人员把精细修复之后的重要数据信息模型上传至原三维数字处理平台内部，完全实现三维数据信息的快速、精准无缝对接。在国内早期已经建设完成的重要地理区域结构框架的前提条件下，测量及摄影相关工程技术人员大量使用倾斜摄影先进测量技术，基于局部细节更新模块作为更新基础条件，借助剪裁分离、重要数据信息编译以及实时更新等先进技术，把精准修复以后的三维数据模型替代原对应的手工模型，和周围三维数字模型实现快速无缝拼接，进而最大限度地达成现有手工建模数据信息的三维数字模型的实时更新[4]。

4 结束语

综上所述，本文通过基于市中心广场为具体重点研究对象，测量及摄影相关工程技术人员应用多方位旋翼式无人机搭载六组镜头高清数码单反相机的技术模式采集相关重点研究范围内的多重视角高清4K影像，测量及摄影相关工程技术人员通过高精密像素控制点测量、匹配精密影像图像集、三维空间三角模式立体测量、范围二次曲线网络平差、精密点云重要参数数据信息的生成、组建三角型快速局域网络、像素纹理投射、三维数字模型修复等技术工作，进而在最短的时间内最大限度高质量地完成城市数字化相关三维数字建模的重要工作。测量及摄影相关工程技术人员经过重点项目工程的真实案例，全方位科学合理地证明了倾斜摄影模式测量三维数字建模先进技术在现阶段能够在国内重要城市三维数字建模过程中以及GPS定位地图的更新过程中大范围使用，并且该技术具有工作效率高以及与实景能够达到最大限度贴合的良好效果。