无人机倾斜摄影测量在工程测量中的应用

韦国利

桂林市测绘研究院 广西 桂林 541001

1 无人机倾斜摄影技术概述

无人机摄影技术是在无人机上安装以及搭载多个传感器的方式,可以从多个角度来进行区域拍摄和测量。在无人机的技术不断发展过程中,其倾斜摄影技能也被运用到多个领域。倾斜摄影技术,也就是在多个角度来提供更高分辨率的影像技术信息,从而能建立起三维模式的数字模型,在进行城市建设、山地测绘发挥着重要的作用,并且与传统垂直摄影技术比较,通过无人机倾斜摄影在进行测图工作过程中可以不再佩戴立体观测眼镜。对于工作人员而言有方便快捷。当无人机在使用倾斜摄影进行测量的过程是通过将各个摄影点进行前视、后视、右视、左视以垂直等五个角度进行测量,如此就能有效生成一个三维实景模型,通过分析整理、计算就能很快得到地理位置、地势情况以及纵横断面等各方面地域特征。然而在以往的测量方式和方法,仅仅将各摄站点中心投影影像进行整合处理,由此生成正射的影像,但是如何有效分析出地物具体情况还是非常有限的。两者进行比较,无人机倾斜摄影测量可以有效生成正射影像,同时还能对于多个比例尺进行测制,建立事物三维图像,对于地物有一个全面的展示,还可以计算出地物的纵横断面,为方便研究地物的全方位打下坚实的基础,更好地发挥其测量作用。

2 无人机倾斜角度摄影的原理、运用优势

2.1 无人机倾斜角度摄影的原理分析 无人机倾斜摄影技术是在无人机上面,来进行安装多台数码相机,那么相机则可以从多个角度来进行收集具有高分辨率的图像,这种技术是建立在五镜头倾斜摄影系统权利进行处理,同时也所采集的数据以及像控点的数据有机地结合起来,在根据数据计算和相关软件得到数字表面的模型以及三维正射模型。

2.2 无人机倾斜摄影的优势

2.2.1 获取多角度的信息 在传统的摄影技术条件下,只能获取到垂直摄影一个角度摄影,因此,对于地物的其他角度的形状不甚了了解,那么在进行测算过程中单凭一方面的图形是很难对地物进行全方面的了解。然而通过引入无人机倾斜摄影,有效解决这方面的问题,这种方式可以得目标的各个侧面信息,在通过综合分析的方式,有效弥补了传统垂直摄影的缺失。在多个角度获取到的测绘图形,那么就能利用三维立体的计算模型进行搭建,更好地促进测量工作目标的实现,提高测绘信息的水平和质量。

2.2.2 对于待测的目标还原度高 在进行待测的目标还原过程中要坚持按照步骤进行,为后续项目的跟进有很好的指导价值。然而在传统的垂直摄影技术条件下只能获取单方面的地理信息,在进行还原工作存在很大的困难,然而通过运用到无人机倾斜摄影就能获取多方面的信息,对待测的目标物进行多角度、侧面角度等信息的收集,能更好地还原待测目标的工作。

2.2.3 待测目标成像更清晰 在无人机倾斜摄影过程中,由于其具有摄影的功能,因此要搭载多头摄像头,同时在进行拍摄过程中分辨率更高,那么对于目标地的各种纹路能更好地呈现反馈,与此同时,这对待测地的周围环境成像也是非常清晰的。

3 无人机倾斜摄影测量的具体应用

3.1 在航线设计方面的应用 无人机倾斜摄影与垂直摄影相比,具有多角度采集影像数据的特征,因此,其可以展开对无人机的镜头和待测目标距离、飞行高度等方面数据的计算,有利于提高计算的准确性,让航线设计工作有了新的指导方向,提高了航线设计的工作效率。

3.2 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。

3.3 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。

3.4 在数据处理方面的应用 无人机在摄影完成后,需要对摄影采集到的数据进行处理和分析,从而为后续工作的顺利开展奠定扎实的基础。倾斜摄影技术与传统摄影技术相比,能够从多个角度来获取等待测试目标的信息,有效增加了数据处理的维度,获得更多的参考信息,大大提高了数据处理工作的效率和效果。此外,由于倾斜摄影技术搭载了预处理系统,可在摄影完成后利用这一处理系统来对数据进行初步处理,一些无效的数据能被有效剔除,大大提高了POS数据处理效率,使其精度和速度都提升到了一个新的高度。具体来说,无人机数据处理使用的软件共包括两类,分别为Smart3D4.4.9、EPS2016三维测图软件。这两种软件具有不同的工作原理,如Smart3D软件构建三维实景的模型和测区正射影像的数据来源于无人机影像；EPS2016三维测图软件则是根据测区正射影像、三维实景模型来进行三维的测图。相关工作者在处理无人机的影像前,首先要做的是对采集到的影像数据的处理工作,如筛选、剔除,将曝光度较高、成像模糊或重复的影像进行删除处理,否则Smart3D软件的处理工作将无法顺利完成；其次,便是对像控点的处理,可将其刺在影像上,并对空中的三角测量加以处理。在进行这部分工作时,由于POS数据会自动写进影像中,因此处理时无须再将POS数据导入,而是处理完像控点之后就可以进行空中三角测量的处理。此外,还可以从工程的实际需要出发,来对Smart3D软件的参数进行设置,软件便会自动构建；最后,利用EPS2016软件让二三维联动起来对地形图进行绘制。这样的测量方法能够提高测量的精度,降低地理环境对其的影响,提高其数据处理效率。无人机数据处理流程如图1所示。

图1 无人机数据处理流程

3.5 在质量控制方面的应用 倾斜摄影技术的信息来源更加丰富,这对于提高质量控制效率来说具有重要的作用,同时也是提高测绘精度的重要途径。倾斜摄影的质量控制主要包括：在数据获取中的质量控制、对数据本身的质量控制。

3.5.1 数据获取控制 无人机在摄影中获得的数据较多,影响数据获取的因素众多,如摄影时间、角度、高度等。倾斜摄影技术由于能够从不同的角度来拍摄,通过对其进行对比、分析,可以大大提高测量工程中的无人机成像质量。与此同时,通过预先设计航线,保障了所拍摄的影像质量,当其不符合测量方面的要求时,可以通过补拍的方式,来降低测量工程工作中的误差。

3.5.2 数据质量控制 数据质量对于测量工程来说至关重要,是决定其水平高度的重要因素。当无人机在拍摄完成后,POS可对GPS数据和拍摄的数据进行处理、分析,在此过程中,一些不连续的数据能够得到有效的补充。倾斜摄影可以大大提高数据的处理质量,可以使相关的数据信息更全面、更精确,因此,数据与传统垂直摄影技术相比,出现的不连续数据较少。与此同时,由于信息密度较大,也会大大提高数据补全工作效率。

4 结语

无人机倾斜摄影技术作为一种新型技术,在现代测量中发挥着重要的作用。本文对其具体应用进行了重点探究。无人机倾斜摄影技术具有广泛的应用,具体体现在航线设计、地面观测、GPS布设、数据处理以及质量控制等方面。倾斜摄影无人机以搭载的多组镜头优势,可以对需要测定的目标进行多角度的拍摄,在提升信息密度的同时,也能使呈现的影像更为立体和直观。