张世锋
浙江华东建设工程有限公司 浙江省杭州市310030
摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，倾斜摄影是应用于无人机航测工作的一项新型技术，该技术的应用打破了从垂直角度拍摄的局限，可通过搭载于同一无人机上的多台传感器以非垂直拍摄的方式获取某一地面对象的三维影像，大幅降低了无人机航测的操作难度。而基于无人机影像数据的三维地理信息建模方法则是决定三维图像信息质量的重点因素，这就需要通过特定的点去通过准则将一系列影像数据空间点联系起来，进而形成一套完整的三维地理空间模型。
关键词：无人机;航测;倾斜摄影;地理信息建模
引言
无人机倾斜摄影测量技术通过无人机低空多位镜头摄影，从不同角度进行数据采集，获取高清晰度的立体影像数据，通过处理软件自动生成三维地理信息模型，快速实现地理信息的获取，进一步扩大了无人机测绘的应用范围，使其在测绘、国土、矿山、林业、电力、数字城市等领域得到了广泛应用。
1无人机倾斜摄影测量的优势
1）精确性借助无人机的特殊摄影技术与视野优势，无人机倾斜摄影可对城市建筑物、地形地貌、道路交通等情况进行准确的测量，轻松获取与城市建筑物相关的基础数据，如建筑物的高度、位置、尺寸、外观等，进而真实反映城市物体的实际参数。与传统的摄影技术相比，无人机倾斜摄影技术具有较大不同，主要体现在无人机倾斜摄影技术可快速、高效完成城市三维模型的建模任务。2）低成本性以往城市三维模型的构建，需要工作人员对地面物体参数进行逐一测量，工作人员需要将实际测量的数据转化为城市三维模型建模过程中需用到的数据。地面物体参数的测量工作需要耗费大量的人力、物力，且会产生大量的数据校准工作。在此过程中，若出现信息采集有误的情况，需要重新对地面物体参数进行测量，加大了工作的重复性，增加了经济成本。无人机倾斜摄影技术的应用，可有效弥补传统摄影技术的不足，可在城市三维模型建模的过程中，同时完成地面物体参数测量与城市三维模型建立等工作，节约了大量的人力与物力。在测量地面物体空间的基础上，无人机倾斜摄影技术可获取其他类型的数据，可为城市三维模型建模工作的横向发展与纵向延伸奠定良好的基础。
2无人机航测倾斜摄影测量三维地理信息建模分析
2.1多视影像场景坐标密集匹配
Smart3D（ContextCapture）在数据处理时能够进行数据缺陷的修正，从而构建出多视影像三维数据，配合多视角倾斜影像密集匹配技术可将所获取到的影像数据覆盖至对应的单元网格上，并使用像方和物方信息的多影像匹配算法分析获取数据的多种特征信息，并对参考影像使用自适应特征点最优分组匹配的策略进行场景坐标密集匹配，如处理数据中出现遮挡区域，将根据多视倾斜数据中的冗余信息，采用最优化选取策略修正被遮挡区域对密集匹配所产生的影响，进行数据的运算过程中将会调用CPU、GPU加速策略，提升软件整体的运算速率，实现快速、准确的获取多视影像下不同影像中像素位置的同名坐标在该影像中的像方坐标，通过空间前方交会策略生成地面三维的高密度点云数据。为了更加准确地显示在不同比例下三维模型的结构属性，需要针对不同比例尺寸分别构建出不同层次的多精度三角网，将生成出的点云数据进行分割处理以得到区域点云数据，并通过执行抽稀命令提出区域点云数据中的重复数据，并对具有连续性变化的边缘区域数据进行解析，以起到优化边缘区域三角网的作用，以便获取更加精细的三维重构模型。
2.2纹理数据预处理
通常情况下，一个模型会对应几百张、几千张影像，需要通过适当的预处理将质量较好的影像筛选出来并完成纹理贴图。此次研究通过可见性分析、遮挡检测等手段对纹理数据进行预处理。(1)可见性分析。
设像片中心到摄影中心之间的线段为OS，设模型上多边形的法线为ON，OS与ON之间的夹角为θ，通过夹角θ能够对影像在该面片上是否可见加以判断。若θ处于0°～90°，则说明该三角面片在影像上可见。(2)遮挡检测。设地面点为A，设摄影中心为S，将AS投影在地面上的线段记为OA，线段OA也可称为搜索线。根据高程射线追踪算法的基本原理，若射线OA上不存在高于摄影光线的点，则说明影像可见。
2.3优化EPS建模
EPS是PostScript语言描述的一种ASCII图形文件格式，在PostScript图形打印机上可打印出高品质的图形图像。该格式主要分为PhotoShopEPS格式与标准EPS格式，标准EPS格式又可分为图形格式、图像格式。在PhotoShop中只能打开图像格式的EPS文件，在cdr中可打开矢量图，文字不可编辑，但图形可以提供曲线方式进行编辑。将EPS软件的应用到城市3D建模工作中，可提升测量区域内物体信息的准确性、科学性，促进工作人员全面掌握不同类型数据的多样化特征，提高数据测量的有效性，减少后续工作中因信息错误引发的问题。
2.4无人机倾斜摄影三维重建控制点布设方案
由于无人机在进行航测时受影响的因素较多，如天气、风力、信号干扰等均会对无人机造成航偏角、俯仰角、翻滚角等姿态角值方面出现偏差，此外，受相机画幅小的限制，在进行大量的影像拍摄时将可能出现，航向、旁向重叠度不规则等问题，因此，本研究中将使用强化测区边角测量控制的方式，使用统一规格倾斜摄影影像数据进行空中三角测量，空中三角测量控制点布设以国家航空摄影测量外业规范为实施标准，使用三种不同的控制点布设方案进行研究区域的空中三角测量：方案一为在研究区域边缘区域均匀排布12个控制点位；方案二为将方案一的控制点排布方式作为基础，增设4处控制点位，使其达到16处控制点位；方案三为在研究区域四周增加控制点布置数量，其余部分采用均匀布置的方式，研究区域共设置19处平高控制点位参与空三的精度的评定。
3倾斜摄影测量作业的注意事项
（１）天气情况。进行无人机倾斜摄影测量时应确保天气状况良好，能见度高，风力不大于５级。如出现有雾或其他能见度低的情况会造成影像质量较差，风力过大会对无人机航飞的稳定性造成一定的影响最终会降低航摄精度。本次试点项目影像采集当日天气晴朗、风力小于３级。（２）航摄技术参数设置。航摄技术参数的设置是无人机倾斜摄影测量的核心工作之一，技术参数直接对地面影像的分辨率、三维模型的精细程度以及后面利用三维模型进行的要素采集等都有重要影响。（３）像控点的布设。像控点的布设精度是倾斜摄影测量精度的控制基础，是影响倾斜摄影测量精度的关键因素之一。像控点布设应注意以下几点：①像控点的位置应均匀分布，并覆盖整个测区；②像控点间距不宜过长，应控制在１００ｍ左右；③像控点观测时应采用三脚架进行对中整平，每次的观测历元数不少于２０个，并独立观测两次，两次较差应小于３ｃｍ，取其中数作为最终成果。（４）空三加密、三维建模和要素采集。目前空三加密和三维建模可由专业处理软件自动完成，无需太多的人工干预，只需查看空三精度是否满足精度要求。
结语
综上所述，在城市建设与发展过程中，无人机倾斜摄影测量技术以其自身测量精准度高、性价比高等多种优势，在城市三维建模中得到了充分应用，该技术在其他行业领域具有较高的应用价值。为了充分发挥无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模的优势与作用，相关单位应加强对该技术的重视程度，并将其应用到三维建模过程中，提高测量质量，推动我国城市建设的进一步发展。
参考文献
[1]秦爱梅.试谈无人机倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中的应用[J].电脑编程技巧与维护，2020（2）：143-144.
[2]古敏聪.应用无人机倾斜摄影测量的佛山城市三维建模技术探讨[J].科技创新导报，2020，17（21）：175-176，179.