1.湖南中电金骏软件科技有限公司 湖南省长沙市 410000;2.湖南中电金骏软件科技有限公司 湖南省长沙市 410000;3.湖南省森林消防航空护林站 湖南省长沙市 410000
摘要:如今我国的科技在不断地进步,科研技术行业已经达到了一定的水平。我国已经逐渐的进入了一个现代化全面发展的阶段,无人机倾斜摄影测量技术就是现代科技下的产物,它为摄影测量提供了便利并为三维建模提供了可靠的支撑,让三维建模技术可以在城市建设的过程中发挥它的应用价值。
关键词:无人机倾斜摄影测量;城市三维建模;应用探讨;策略分析
引言
无人机随着科技的发展已经变得非常的优化了,它的续航能力以及承载能力都得到了一定程度上的提升。无人机自身的优化为无人机的倾斜摄影测量带来了便利。无人机的倾斜摄影测量可以让无人机在飞行的时候处于同一飞行平台上的多台传感器从不同的角度来摄影,比如说可以垂直摄影以及横向摄影等等都可以清晰的获取地面的多维度的信息。
1.无人机倾斜摄影测量的优点以及无人机倾斜摄影测量遇到的问题
1.1无人机倾斜摄影测量的优点
基于无人机倾斜摄影测量采集的数据进行三维建模相对传统数据采集建模的方式耗时更短。且通过无人机搭载数据采集模块进行倾斜摄影可进行多角度地理信息数据采集。它比起传统的三维的建模方式,拥有速度快、效率高、精确度高,更加的经济的优势。但是目前无人机倾斜摄影测量三维建模的时候还存在着一些问题,需要去正视这些问题并解决这些问题,通过科学有效的方式方法解决当前对无人机倾斜摄影测量三维建模的发展制约的因素。
1.2无人机倾斜摄影测量遇到的问题以及解决问题的方法
从经济方面分析,为了获取更高精度的影像数据并且提升建模的精度,需要让无人机处于一个低高度的飞行状态和一个高分辨的镜头状态,但是当无人机降低飞行的高度的时候,拍摄会出现行面数量密集的现象,并且布局设置以及向控点的数量也比高空需要的多。数据量的增加对数据的处理以及数据的储存也会带来一定的挑战,直观表现则为数据处理时长拉长,数据存储内存占用大,以及服务器配置要求增高。为了获取高分辨率数据影像照片,则需要配备高品质的专业相机镜头。而配备高品质的专业摄像头的价格往往是普通相机的数倍。因此,需要综合考虑各种因素,选取最经济高效的设备方案。
从数据的处理方面分析,外业的实际情况比较复杂,各种各样的地貌也比较复杂,部分地区由于特殊地貌的原因容易导致采集的数据误差较大,影像结果的精确度。比如说有些地形会储存大面积的水,而大面积的水面在阳光的照射下会出现反射的现象,且水平面特征点较少,无法通过影像叠加特征点的方式进行自动建模,这种情况往往需要人工通过多款数据处理软件进行手动三维建模。在数木茂密地区树木等各种各样杂物的遮挡会使被遮挡的部分没有被检测到,被遮挡的数据不能被准确的采集,形成了一种不可避免的类似锯齿状的表面的模型。针对这种情况,可以采用对图片进行补修或者改用其他的常规测量方法进行后续的补测以及后续的建模接边。往往通过ContextCapture建模软件的不同建模和修模方式可以实现基于无人机倾斜摄影测量的城市三维建模,采用多角度拍摄和单张测量等技术,可以及时的规避传统测量过程中因为正向测量不到位等而的出现精准度不准确的现象。
2.倾斜摄影在测量过程中的整体流程以及具体的应用
由于倾斜摄影数据获取需要用不同的飞行器来获取数据,并且搭配不同的倾斜迹象来实现对数据的采集,这时候就需要针对不同高度的不同飞行器做好相应的搭配。可以在高空采用固定翼无人机搭载其指定摄影装备,中等的高度采用六旋翼无人机搭载五目摄像机,低等高度采用四旋翼无人机及其配套数据采集装备。对不同的方位进行全面的覆盖,满足不同高度所需要的不同分辨率。
为了让无人机更好地使用到倾斜影像数据的采集中,需要从影像的质量以及照片的数量两方面来分析。根据实际照片所获得的效果来看,如果想要获得清晰度比较高或者质量比较高的三维建模就需要对分辨率有一定的要求,所以这个时候可以使用多旋翼无人机。
照片的数量以及相邻的航线的飞行的间隔时间对建模的效果是有一定影响的,为了能够获得更好的建模的后期效果,可以采用双镜头摆动式的倾斜摄影系统来避免相邻航线飞行间隔时间对建模造成的影响。
航线设计需要根据人们的需求将航线摄影区多设置在矩形以内,根据实际要摄影的范围来制定相关的规定,进行航线的数量的控制。一般情况上不能少于六条,如果使用的是双向或者说固定翼无人机,对航线的设计还有另一种要求,即需要根据飞行的范围来确定飞行的行高,同一行高中的飞行路线也不能少于六条。在飞行作业方面,每一个飞行区都需要进行相应的规划,在规划的时候不能敷衍了事。
多式影像联合平差技术能够规避传统测量技术数据处理的不灵敏的缺陷,这种方法可以有效的解决影响遮挡问题。无人机倾斜摄影技术采用多式影像密集匹配技术可以使地面物体影像测量的分辨率得到一定程度上的保障。多式影像密集匹配技术,可以在一次测量中获得更广泛的地面物体参数信息,以及地面物体的边缘侧面纹理信息等。多式影像技术可以使地面的建筑数据更加方便的表达出来,形成比较全面的数字表面模型,但是在具体的操作过程中,会受到角度和尺度的差异的影响,出现了建筑物遮挡以及阴影等现象,为了降低这些现象,还可以利用影像的方位元素来进行匹配设计工作,保障三维建模工作更加的精确。
3.倾斜摄影三维建模的流程
3.1在进行三维建模的时候要做好准备工作
在进行三维建模之前一定要做好准备工作,只有把准备工作做好了,那么在正式开始建模的时候才不会出现手忙脚乱的情况,才不会在遇到问题时不知道如何去解决。在准备的时候需要从以下三方面进行准备。一方面需要整理原始的影像数据,另一方面需要创设文件,按照一定的格式和一定的顺序来创建表格和,关于数据的参数信息,以便在后期寻找相关数据的时候更加的便捷。还有一方面需要将影像导入到软件当中,以便后期可以在处理数据以及建模的时候更有准备。
3.2三维建模的流程
在影像中提取大量的特征点,并且从多个角度来对这些特征点进行同名称的点位匹配,找到各个影像中所对应的外方位元素。当完成了空三加密工作以后就可以进行位置信息或者情况的查询了。可以查询空三点的位置密度,查询整个航线的飞行情况,查询没张影像的覆盖范围。在一般的情况下,控制点导入后还需要进行空三点的加密操作,如果在第一次的空三加密前进行了文件的导入,就可以省略了这一步走。选择空三加密以后导入控制点是非常便捷的,这是因为第二次的空三加密所需要的时间要少于导入控制点后进行的空三加密所需的时间,在一定程度上可以提高工作的效率,而且还可以通过空三加密,来进一步的了解信息,高效的找出控制点的相应位置。当完成了以上的几项工作以后,还需要对模型进行进一步的分块,分块工作可以通过选择tile的尺寸来完成的。并且分块结束以后,还需要将计算结果不太理想的部分导出。在导出的时候也会运用到一些软。比如说Smart 3d,当导出到第三方软件以后就可以通过第三方软件进行编辑和修改了,从而更加快速的去整合数据保障数据的更新,提高数据的准确性。用Smart 3d进行修改,可以将修改后的模型重重新的整合输出,最终构建一个高精度的实景的三维立体模型。
4.结束语
无人机倾斜摄影测量的三维建模中存在着一些不足,但是如果克服了它的不足,那么在后期的建模过程中就会体会到它带来的便捷感受到它的优势,我们可以通过学习先进的科学的技术,再将其用于无人机摄影测量三维建模的完善中,让它可以可以在未来的各个行业中越来越受欢迎,并且被应用到各个行业当中,在各个行业中发挥它的价值。
参考文献
[1]方向,汪闩林.无人机倾斜摄影技术在城市三维建模中的应用探讨[J].中国水运.航道科技,2020(03):63-67.
[2]陈建军.浅谈无人机倾斜摄影技术在城市大比例尺三维建模和应急测绘中的应用研究[J].经纬天地,2018(06):77-81.
[3]郭峰.无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模及三维数据更新中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2018(10):149-150.
作者简介
邓婉霞,1991年11月,女,汉,广西桂林人,本科学历,研究方向:摄影测量与遥感。