刘恒利
山东省物化探勘查院 山东 济南 250000
摘要：由于受空域申请、航空摄影周期、项目经费等因素影响，传统的航空摄影测量工作在小区域范围内进行快速地形测绘及应急测绘保障等方面无法满足实际工作要求。而低空无人机航空摄影测量具有灵活、高效、机动、快速、生产周期短、作业成本低等优势，在测绘领域形成了强有力的技术支撑。笔者以无人机倾斜摄影数据为基础，构建了无人机实景三维模型，利用实景三维模型的正射影像成果快速生产处理一批小区域的地形图。本文基于无人机倾斜摄影在测量工程中的应用分析展开论述。
关键词：无人机倾斜摄影；测量工程；应用分析
引言
利用倾斜摄影的模型成果进行现场的布局和成果展示，较使用平面图和照片、视频等更能体现现场的实际情况，可从多角度、多方面分析现场的实际问题，使汇报和展示工作变得更加直观、立体。尤其对现场涉及拆迁、拆改的部位，可在图形中直接看到拆改需求和成果，将设计工作变得更加快捷。通过与施工建筑模型进行对比，可直观地体现施工形象进度情况。另外，软件自带的测绘功能，可直接在图中量取土场、基坑的面积和方量，大大降低了工程测量人员的工作强度，使土方管理更加方便快捷。
1发展现状
倾斜摄影测量技术是近10年发展起来的一项非常成熟的技术，克服并突破了传统航测只从垂直角度摄影的局限性。无人机通过搭载5镜头相机，分别从5个方向进行拍摄，快速高效地获取地表数据，真实反映了地表的客观情况，能满足人们在三维模型方面的多种需求。同时，由于是超低空航摄，获得的影像数据具有超高分辨率，在测绘领域具有非常重要的应用价值。倾斜摄影测量技术是一项高科技成果，在各行各业均有广泛应用。以无人机航空技术为基本前提，搭载多镜头倾斜相机，对小区域进行快速测绘工作，相对于传统的地面测绘工作而言，其自动化程度高，节省人力、物力及成本。随着倾斜摄影测量技术的进步，用无人机搭载非量测型相机进行地形图测绘，配合实景三维建模技术，获得正射影像成果，测图周期在可控范围内，时效性有所保证，将大大提高大比例尺测图的工作效率。
2在地面观测方面的应用
在测量工程中，地面观测是其重要的工作环节之一。进行地面观测时，不仅需要对地面的平面特征进行观测，还需要对地面的状态、存在的目标等进行观测。传统的垂直摄影在观测时，往往只能从顶部入手，而无法观测到其他的信息，如与地面高度方面的信息。倾斜摄影技术的多角度拍摄特征，可以获知地面高度的变化。这些信息对于测绘人员来说具有重要的作用，通过为其提供高度信息，可以使测绘人员对地面不同高度的目标分析更为准确，也有利于提高其测绘分析的效率。
3规划航线与测绘范围
（1）在开展地质工程测绘时，需要先针对实际探测的区域规划航线，确保无人机可以在规定区域内进行有效的测量。对测绘地形、相机参数等进行处理，为测绘结果的准确性提供支撑。操作人员在规划航线时，要格外上心，航线规划对于后期数据采集有着直接影响。通常情况下，无人机的作业时间在一小时内，除去一部分耗损，无人机可以拍摄的时长达30分钟。操作人员需要对无人机飞行时间进行有效规划，避免规定时间内无人机电量不足出现事故，科学的规划飞行航线，提高无人机作业的效率。对需要检测的区域进行全方位的规划，确保无人机可以在待测地区实现有效测绘，根据测绘的实际需求采取多样化的拍摄形式，对需要测绘的区域设立标志，根据无人机的作业时间合理规划作业流程。
（2）对测绘地区进行控制是为了保证测量任务的有效性，根据测绘区域编制相对应的控制网络，使无人机在作业期间可以根据网络信号找到设立的坐标，对于核实无人机作业路线具有重要的作用。
4数据处理及模型的建立
采用Bentley旗下的Context Capture Center实景建模软件进行数据处理和模型的建立，类似于测量工程中的三角交会法，数据处理的原理是通过分析照片的拍摄位置、角度以及镜头信息，通过三维运算计算出每一个像素点的坐标和参数，并通过不同照片的拟合叠加计算，自动去除偏差较大的数据点，在坐标系中形成数据点阵，将其像素信息进行显示，从而形成物理的实景模型。将影像和照片导入软件，如导入的材料为视频，则需将其进行分割，一般每秒分割成10张照片左右即可满足使用要求，图像数量过多会导致计算量增加，如图像信息过少则会导致模型精度降低。照片导入以后，系统对每一张照片信息进行鉴别，如照片信息不完善，可进行手动补充，必要时进行重拍、补拍。当所有图像信息完善后，提交空间三维运算，完成后进行三维重建得到实景模型。这里需要注意的是，三维重建之前要根据计算机的性能进行瓦片分割工作，避免一次性计算量过大超过计算机处理能力造成系统崩溃。
5在GPS布设方面的应用
在测量工程中，GPS布设也是其中关键的一环，有利于实现无人机摄像数据的同步，是提高工作效率和效果的重要途径。想要实现这一目标，就需要对GPS布设的精度有着严格要求。在完成GPS布设后，接下来要做的工作便是接收信号，可以说信号接收是在完成GPS布设的基础上进行的，目的在于更顺畅地接收测绘方面的数据。无人机在接收信号前，首先应保障其具有充足的供电，对于传统的垂直摄影方式而言，由于得到信息密度较低，需要扩大面积来完成对待测目标的摄影，无疑会延长摄影时间，因而需要无人机拥有更充足的供电。倾斜摄影是以多种摄影模组的形式存在的，可以用更少的拍摄次数来进行多角度的拍摄，大大缩短了摄影工作时间，能够有效降低无人机在供电方面的压力，扩大其摄影工作的范围，让GPS布设的工作效率提高到一个新的等级。
6展望
现如今智慧城市和数字地球是测绘发展方向，从城市的建筑设计、公园景观绿植的规划、到旅游地点的预览、三维地图的发展，三维模型的使用对于人们来说越来越广泛。倾斜摄影三维模型数据能在城市交通、环境整治、电力和无线通网络的规划、城市基础设施建设规划管理、棚户改造和新农村建设、城市垃圾污染分布情况等诸多领域都能起到较大的作用。在其他方面，如地震洪水灾害的灾后重建、反恐救援、抢险救灾、文物保护等多种行业，也能起到很好的效果。
结束语
随着这些年无人机在市场上的保有量越来越高，基于无人机倾斜摄影测量三维建模技术也越发地成熟，这一技术有多视角，高效率，低人力，高质量等特点，可以360°全方位同时观测测量目标，获取目标表的体型、坐标、外部纹理、细部要素和色彩光影的变幻等。提高建模效率也是利用倾斜摄影三维建模技术能够在建模市场站稳脚步的重要手段。使用传统的人工建模从整体到细节都是亲力亲为，需要花费大量的时间，使用倾斜摄影三维建模技术后原先动辄一两年的项目需要时间仅仅是原来的五分之一，而且电脑数量多集群建模完成的话会更快。
参考文献
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