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赵立峰
(黑龙江省林业设计研究院，哈尔滨 150080)
无人机倾斜摄影测量技术是我国近几年才开始发展的一种测量技术，因为近年来我国的科学技术已经开始逐步向人们的生产生活方向迈进，因此无人机倾斜摄影测量技术也随之应运而生。它主要的作用就是通过对三维数据的测量，然后再结合计算机网络技术，根据当地的地形以及事物的位置和外貌来形成相应的地形图。相较于传统的人力测量而言，无人机倾斜摄影测量的优势就在于它的准确度更高，而且成本也比较低，使用起来也更加方便。
1.1 倾斜摄影的原理
在传统的地形程度测量的过程中采用的都是正射和倾斜影像技术，而应用无人机倾斜摄影技术则将二者结合起来，利用无人机来搭载行摄仪器，然后再有相应的负责人员操纵无人机，从正上方以及侧面等多个角度采取地形影像。在拍摄过程中通过记录垂直高度以及旁向重叠坐标等一系列的参数，为同一地区的地形提供尽可能多的参考信息，然后再结合这些影像以及当地的实际情况，加以互联网技术和多式影像匹配，最终生成三维建模，再进行一定的细节处理，就可以得到最终的地形测绘结果。在应用的过程中需要注意的一点是针对无人机的操作一定要有相应的技术人员来进行，因为无人机的操作会影响到最终的航拍结果，如果操作不规范就会影响到数据的准确性[1]。
1.2 无人机倾斜摄影的优势
相较于传统的摄影技术而言，无人机倾斜摄影的最主要的优点就是准确率高，且数据处理比较快。无人机的飞行高度通常在10 m到50 m之间，所以在低空当中利用无人机镜头可以获得更加立体的影像资料。它还可以根据当地的实际情况生成三维立体模型，快速得到当地的位置信息。这样一来，在测绘的过程中就可以省去很多不必要的麻烦。无人机倾斜摄影的优势主要可以分为3方面，第1方面就是角度多样化，数据更加真实。因为相较于传统的正射影像而言，无人机倾斜摄影可以从多个角度出发，无论是事物的正上方，侧面斜上方，还是斜下方，它都可以进行观察，也就更加满足实际的地理情况。第2方面的优势就是它的生产成本比较低，且数据准确，操作也比较灵活。相较于传统的垂直摄影和人力测绘而言，无人机倾斜摄影的生产成本是比较低的，而且也可以避免很多在人工测绘过程中所产生的误差。在无人机操作的过程中也不需要多人操作，只要有相应的技术操作员即可，这就在很大程度上节约了人力资源。第3方面的优势就是可以尽量降低天气对于摄影资料的影响。因为无人机的飞行高度低于云层，因此云层当中的一系列因素对无人机的影响就比较小。而且如果云层当中的状况不稳定，就很有可能会影响设备的能见度，但是由于无人机的飞行高度低于云层，因此对能见度的要求也就没有那么严格，另外它还可以更加快速地反应突发情况[2]。
2.1 反应建筑物真实状况
无人机倾斜影能让用户从多个角度观察地物，从而更加真实地反映地物的实际情况,极大的弥补了基于正射影像应用的不足。在未来的发展中，建筑物的体型会越来越大，因为随着我国经济水平的发展，建筑行业也在不断进步，近年来各种高层建筑拔地而起，如果想要获取到建筑的真实状况，由于建筑物的高度问题，又不能采取人工测量的方式，这样一来应用无人机倾斜摄影成了非常合适的一个方法。比如，在对外墙体进行保温的过程中，在开始动工之前一定要充分了解墙体目前的状况，因为在外墙保温的过程中，只有了解墙体的构造以及墙体的材料才能够根据实际情况开工。在这一过程中就可以采用无人机倾斜摄影技术对外墙体的实际情况进行拍摄，通过立体建模来模拟出墙壁的状态，进而分析出墙壁的实际情况，再选用合适的方法，进行外墙体保温[3]。
2.2 数据清晰准确
倾斜影像可实现单张影像量测通过配套软件的应用,可直接基于成果影像进行包括高度、积、角度和坡度等的量测,扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用。相较于传统的摄影技术以及测量技术而言，无人机倾斜摄影的一个最大的优势就在于它得出的数据非常准确，且图像清醒，可以正确建模并且模拟出建筑的实际情况。因为无人机摄影技术采用的是以计算机网络技术作为基础的3D立体建模技术，相较于其他的测量手段而言有着非常大的优势，建模得出的数据要比普通的照片更为精准，而且立体模型也比平面图型更为直观，方便设计人员理解。无人机倾斜倾斜摄影是通过将相机调整成为特定的参数，在特定的角度下进行拍摄，不仅可以在很大程度上保持摄影的平稳性，还可以尽量无视当地地理环境对无人机的影响，这样一来所得出的数据和实际数据就回更加接近，也就可以尽量缩小误差[4]。
2.3 降低三维建模成本
无人机倾斜摄影技术可采集针对各种三维数字城市应用,利用航空摄影大规模成像的特点,加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式,能够有效地降低城市三维建模成本。如果想要模拟出建筑物的真实状态，就必须要模拟出建筑物表面的纹理。如果采用相机进行拍摄，不仅距离不够，而且画面也不够清晰的，但是利用无人机倾斜摄影技术就可以近距离的拍摄出建筑物的实际情况，而且这样得出数据的三维建模。相较于其他的测量方式可以在很大程度上降低成本，如果采用仪器测量那么必不可少的会使用到各种精密的仪器，那么仪器的购入就是不小的成本，在建模的过程中还要结合各种仪器的数据。但是利用无人机倾斜摄影技术集成电路的特点，在测量的过程中就可以得出更加精准的数据，而且再联合后台的云计算平台就可以进行建模，这就从根本上降低了成本[5]。
2.4 数据量小，易于网络发布
相较于三维 GIS 技术应用庞大的三维数据，应用倾斜提影技术获取的影像的数据量要小得多,其影像的数据格式可采用成熟的技术快速进行网络发布,实现共享应用。对于各种地形和建筑物的数据，由于其具有一定的时效性，因此并不是每需要1次就到当地去测量1次，而是在一定的时间内数据不会更新。如果采用三维GIS技术，每次上传到网络中的数据量或许庞大，不仅会浪费很多资源，而且还会浪费很多不必要的时间。但是应用无人机倾斜摄影技术，每次获取的影像数据量相较而言就要小很多，这样一来上传到网络上的速度也就比较快，而且也不会消耗大量的流量，针对于数据的准确性还可以有一个明确的保障。在建模的过程中也可以应用无人机倾斜摄影的数据，在一定程度上结合 GIS的三维数据来得出更加准确的模型，这样一来就可以从根本上提高模型建立的速度，还可以得到实际有效的信息。而且无人机倾斜摄影的数据量比较小，容易在网络上发布，也可以更容易实现互联互享，为数据的应用提供很大的便利，也为测量人员省去了很多不必要麻烦[6]。
3.1 空三精度
因为在相关的测绘规范中，对于无人机摄影的相片连接点数量和测量误差都没有明确的规定，因此在测量的过程中就不能够根据传统的垂直摄影的方式来进行测量。如果想要提高三维建模测量技术的精度，那么就要从物和地两个方面来进行建模评价。最常用的方式就是物方精度评定。在摄影的过程中要对密点和检测点的坐标进行对比，而向方精度评定主要是利用匹配点在反投影过程中所产生的误差来进行的[7]。
3.2 倾斜摄影的三维建模
无人机倾斜摄影测量技术在应用的过程中有一部分是总体建模。在总体建模中会应用到一系列的公式来进行计算，如，在倾斜摄影的过程中影片和实际的距离比是1∶1000，在测量的过程中，由于是倾斜摄影，所以要测算出垂直高度，也就是三角形a2+b2=c2。通过比例来代入公式，然后得出垂直测量高度，进而在电脑上再进行等比缩小就能够进行建模。而且在将3dsMax插件开发技术和倾斜摄影技术相融合的过程中可以通过空中测量的方式来提高地形测量的精确程度。这样一来也就能够得到更加准确的位置参数。在进行多方位测量以后，无人机就可以将所得到的影像资料传输到3dsMax当中，这样得出的数据更加准确，而且还可以对每个传感器的纹理进行信息处理，这不仅能够进行纹理自动映射，还能够完善三维建模[8]。
4.1 技术应用实施
无人机倾斜摄影测量技术在应用的过程中进行可以利用五个镜头航拍来获取相关的数据。在每个镜头的设置方面焦距都是24 mm，横向重叠度通常都在76%到85%之间，摄影地面分辨率超过3.4，然后再通过和无人机相连的无线网站来计算出相关的数据。在实际测算的过程中相关负责人员要设置4个或者4个以上的飞行架次，绝对行高为189 m，极限长度为11 m，每条航线之间的距离为24 m，总航线数量为26条，横线长度大约在21 km左右。在无人机倾斜测量摄影技术应用的过程中要利用空三加密，并且通过smart3D软件，把倾斜摄影所得到的资料导入到其中，空三加密以后进行信息匹配，生成相应的三维模型。除此之外，无人机倾斜摄影测量技术还能够对当地的地形数字规划图进行收集，通过采集适量图中的数据信息，能够获得相应的影像资料，从而提高地形数据的准确程度[9]。
4.2 优化及研究测量误差
在应用无人机倾斜摄影测量技术的过程中，不可避免地会存在相应的影片分辨率误差，而在实际生成地形图的过程中，对于当地的地形数据，精确程度也是有一定要求的。但是利用实际建筑规划，影像分辨率很难符合这样的要求。但是在应用无人机的过程中可以通过更换镜头或者是降低行高等方式来获取分辨率更高的影像，进而提高数据的精确程度。尤其是在利用空三加密对影像测量的过程中，smart3D软件会自动地进行这一过程，如果没有出现相应的数据匹配，就会采用人工干预的方式来优化控制精确程度。
4.3 生产率对比研究
无人机倾斜摄影测量技术，相较于人工技术而言，可以在很大程度上提高地形图的生成效率，这就可以在一定程度上节约测量时间。尤其是对于一些工程设计对当地地形有严格要求的工程当中，无人机倾斜摄影技术可以在一定程度上提高设计效率，尽量减少工程的施工周期。而且相较于其他技术而言，无人机受天气因素的影响较小，如果出现云层过低或者是其他状况，就可能会影响到垂直拍摄的生产率，但是无人机倾斜摄影测量技术就不存在这一问题。因为它可以从多个角度观察地面的情况，在建模的过程当中，所应用的数据也是多方面的。除了最传统的检测数据以外，它还有对实际的地形规划进行结合，因此就不需要重复的去采集信息，这就在很大程度上提高了测量效率。
在测量的过程中，相关负责人对无人机倾斜摄影技术的原理以及无人机倾斜摄影的优势一定要有明确的认识。针对于技术实施以及优化研究过程中所产生的误差也要注意，要通过对比生产率以及获取倾斜影像资料来对无人机摄影在地形成图中进行实践分析。未来，我国的科学技术会越来越发达，无人机倾斜摄影在地形成图中的作用也将会越来越大。
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