北京市煤气热力工程设计院有限公司 北京市 100032
摘要:对无人机倾斜摄影测量技术的原理及特点进行了介绍，探索了该技术在某项目建设过程中的应用，可以发现通过无人机倾斜摄影测量技术应用生成的实景三维模型满足项目精度要求，并且应用优势明显。
关键词:无人机，倾斜摄影测量技术，三维建模，精度分析
引言
基于倾斜摄影测量的三维建模应用打破了正射影像只能从单一角度拍摄得到数据的局限性。通过搭载多台传感器从一个垂直、多个倾斜等不同角度采集影像，获得具有较高分辨率、较大视场角、更详细的地物信息数据。在拍摄影像的同时，机载传感相对传统人工建模而言，具有可测量性、真实性、高精度的一系列优势，而且通过该方式获得的影像数据成本低廉、最终得到的数据产品的生产周期较之前缩短很多。该技术一经问世即得到迅速发展，并且作为一项高新技术应用也十分广泛，很大程度上避免了大型飞行器材资源的浪费，降低了航摄成本。发展过于迅速的后果是相应的精度评价体系并不完善，应用时面临着精度无法准确评价的困难。在进行无人机三维测图的过程中，像控点是倾斜摄影测量测图和控制加密的基础，控制点的布设是影响精度的关键问题。倾斜摄影测量技术在测绘行业中的地位越来越重要，无论从垂直、倾斜、空地融合、街景、室内外，基于数字影像的三维建模已经得到普遍研究，但在无人机飞行稳定性、相机分辨率、数据处理软件以及数据精度检验分析上都存在一定的技术难点，有待于进一步的实验研究。
1无人机倾斜摄影测量技术介绍
无人机倾斜摄影测量主要是通过无人机遥感技术与倾斜摄影测量两种技术来实现。
无人机遥感技术
即通过无线电操控安装有拍摄设备的无人机，按照预定任务航线航行拍摄测量目标，快速大量的获取目标物的表面数据信息，同时将数据信息传输到地面设备进行分析处理、建立模型，在现代测量领域应用优势明显。
倾斜摄影测量技术
倾斜摄影测量技术利用装有多镜头高清相机的飞行设备对测量区域的各个摄点从5个方向(垂直、前视、后视、左视、右视)进行影像研究，并生成三维实景模型，能够直观的对拍摄目标的平面位置、外形状态、立面、侧面、横断面、地形起伏等进行详细描述及研究，大大提高了传统摄影测量的丰富性。倾斜摄影测量的影像数据可以比较直观的呈现测量目标的外表实际情况，还能够与GPS定位技术灵活结合使用，将所测量项目的地理及属性信息在影像中进行标注体现，给用户更丰富的使用体验，使该技术的应用范围更加广泛。
无人机倾斜摄影测量的特点
反映地物实际情况并且能对地物进行量测。通过无人机倾斜摄影测量技术进行测量作业可以得到目标外观的三维数据信息，这些三维数据能够更真实的反映目标，与传统制作的模型相比较真实感更高。
（2）效率高、成本低。无人机倾斜摄影测量技术能够在作业中快速自动化的进行三维建模，大大缩减工作周期，提高建模效率，有效降低成本。
2研究区概况及数据获取
.png)
本文以某市为测区，如图１所示，测区面积0.1ｋｍ２左右，地势较为平坦，地表地类要素基本为建成房屋、围墙、次干道等。
按照1∶500比例尺精度要求，设计飞行高度1000ｍ，飞行半径3000ｍ，水平分辨率350dpi。如图２所示。
.png)
飞行时间小于50min，有效飞行面积0.1ｋｍ２；测区内主要为建成房屋、围墙、道路等要素，飞行时间为晴天，通视效果良好。获取影像1400张，倾斜影像信息见表２。控制点点位如图３所示。
.png)
２三维模型生成
采用ＣｏｎｔｅｘｔＣａｐｔｕｒｅ软件对数据资料先进行预处理分析，手动剔除不合格像片，ＣｏｎｔｅｘｔＣａｐｔｕｒｅ软件建模过程如图４所示，
导入ＰＯＳ数据、像控点数据、影像数据后先进行了一次空中三角测量，选择录入联接点并刺点后进行第二次空三加密。空三加密完成后，构建三维模型，由于Ｓｍａｒｔ３Ｄ软件建模高度自动化，要构建ＯＳＧＢ瓦片模型，需要构建测区的空间框架达到加快生成模型速度提高精度的目的。根据电脑的性能和测区概况将整个测区分为２３个瓦片数据，将瓦片数据整理修饰，得到该测区的三维模型，如图５所示。
.png)
4三维模型精度分析
4.1实验方案设计本次实验设计
４种控制点布设方案，进行三维建模的实验及其精度分析。采用《基础地理信息数字成果1∶500、1∶1000、１∶2000数字线划图》标准，其平地上的１∶500比例尺的平面中误差不得大于0.3／ｍ，高程中误差不得大于0.2／ｍ。技术路线如图６所示。
.png)
.png)
分别采集上述４个控制点的高程，编号为Ｚ１－４（见表1），若检验点高程为Ｚｋ（ｋ＝１，２，２，３，４），测得的对应高程点为ｚｋ，则高程中误差计算公式为：ＲＭＳＥ＝（Ｚｋ－ｚｋ）２／ｎ（２）根据量测高程和实测高程能够算出该测区的高程误差和高程精度，见表2。
表2高程误差及精度
从表2可知，该测区高程中误差 0.0663ｍ，最大误差为 0.079ｍ，本测区地形平坦，基本无起伏，满足精度要求。
5结束语
根据上文叙述分析，无人机倾斜摄影测量技术作为当今工程建设中先进的测绘建模技术，其在城市建设中的应用，使得项目测量精度与测量效率大大提升，而且影像质量比较高，逐渐成为当前测绘工作的关键方式，受到测绘人员的高度认可，应该推广利用促进该技术的完善，不断推进我国测绘事业发展。
参考文献:
［1］方忠平．基于无人机倾斜摄影测量技术的三维建模和精度分析［J］．工程建设与设计，2019(10):247-248．
［2］倪尔瑞．无人机倾斜摄影测量三维建模及精度评定［J］．智能建筑与智慧城市，2019(8):93-95．
［3］李德仁，刘立坤，邵振峰．集成倾斜航空摄影测量和地面移动测量技术的城市环境监测［Ｊ］．武汉大学学报（信息科学版），２０１５，４０（４）：４２７－４３５
［4］杨天克，白玉，周杨，等．三维可视化航摄规划系统的设计与实现［Ｊ］．测绘学报，２００５，３４（３）：１８１－１８３．