崔廣汛

摘 要：無人機具有機動、靈活、快速經(jīng)濟(jì)等特點，以無人機作為航空攝影平臺能夠快速高效地獲取高質(zhì)量、高分辨率的影像。無人機在攝影測量中的優(yōu)勢是傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感無法比擬的，越來越受到研究者和生產(chǎn)者的青睞，擴(kuò)大了遙感的應(yīng)用范圍和用戶群，具有廣闊的應(yīng)用前景。無人機傾斜攝影技術(shù)主要通過在同一攝影平臺上搭載多臺傳感器，從多個不同的角度進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，快速、高效地獲取豐富的數(shù)據(jù)信息。由此獲得的傾斜影像不僅能夠真實地反映地物情況，滿足人們對三維信息的需求，還可以反映土地利用方式，在進(jìn)行城鄉(xiāng)統(tǒng)籌規(guī)劃、深化土地改革，以及監(jiān)測規(guī)劃實施等方面都可以發(fā)揮重要的作用。該技術(shù)目前已在歐美等發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用于應(yīng)急指揮、國土安全、城市管理、房產(chǎn)稅收等行業(yè)。無人機傾斜攝影測量是未來航空攝影測量的重要技術(shù)補充，逐步從研究開發(fā)階段發(fā)展到了實際應(yīng)用階段。

關(guān)鍵詞：無人機；傾斜攝影測量；數(shù)據(jù)獲??；數(shù)據(jù)處理

1 無人機傾斜攝影數(shù)據(jù)獲取

1.1 無人機傾斜攝影原理

無人機傾斜攝影是攝影機主光軸明顯偏離鉛垂線或水平方向并按一定傾斜角進(jìn)行的攝影。傾斜攝影裝置安置在旋翼機等小型無人機設(shè)備上，其特征包括：多臺（一般為5臺）高空間分辨率面陣數(shù)碼相機，以一定角度安裝在航空攝影穩(wěn)定平臺上。本次航飛采用的傾斜攝影裝置包括下視相機、前視相機、后視相機、左視相機、右視相機5個相機鏡頭。下視相機為垂直攝影，前視相機、后視相機、左視相機和右視相機都為傾斜攝影，傾斜角度在15°～45°之間。通過同時從垂直、傾斜等多個不同的角度采集影像，相機之間通過時間同步裝置進(jìn)行成像時間精確對準(zhǔn)；通過姿態(tài)測量裝置獲取影像姿態(tài)和位置參數(shù)；由計算機控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對以上部件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集控制，發(fā)送同源觸發(fā)信號啟動多臺面陣相機，實現(xiàn)同步數(shù)據(jù)采集，由數(shù)據(jù)存儲裝置負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲維護(hù)，通過后續(xù)處理運算，可以生成符合人眼視覺的真實三維直觀數(shù)據(jù)模型。

1.2 傾斜攝影數(shù)據(jù)采集

無人機傾斜攝影技術(shù)彌補了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從1個垂直、4個傾斜等5個不同的角度采集影像，能夠生成符合人眼視覺的真實直觀的影像效果。本次航飛采用的是八旋翼無人機搭載傾斜攝影相機，飛行高度280m，航攝影像分辨率為0.05m，航向與旁向重疊度為80%。

根據(jù)測區(qū)的具體情況，確定航攝區(qū)域內(nèi)最高點海拔、最低點海拔和區(qū)域平均海拔，以確定滿足需要的飛行高度，規(guī)劃無人機飛行航線，獲取相關(guān)的無人機數(shù)據(jù)。無人機數(shù)據(jù)的獲取主要包括無人機外業(yè)組進(jìn)場、航測前準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)獲取和航測后工作，其間伴隨著嚴(yán)格的項目管理與監(jiān)督和質(zhì)量控制體系機制。

本次航飛共飛行一個架次，下視相機、前視相機、后視相機、左視相機、右視相機5個相機鏡頭獲取的像片，分別放在5個文件夾里，每個鏡頭獲取的像片張數(shù)應(yīng)該是一致的，本次航飛共獲取500張像片影像。根據(jù)測區(qū)大小及具體地形，共布設(shè)了22個像控點，便于后期加密與檢查。

2 無人機傾斜攝影數(shù)據(jù)處理

2.1 飛行數(shù)據(jù)整理

在數(shù)據(jù)處理前應(yīng)先檢查采集數(shù)據(jù)的完整性與可靠性，5個鏡頭數(shù)據(jù)應(yīng)自動分別存放在相應(yīng)的文件夾里，檢查各個文件夾里的影像數(shù)量，各文件夾內(nèi)影像數(shù)量應(yīng)一致，如有多片或少片，應(yīng)及時檢查文件命名，刪除錯誤像片，并確保整理后的像片與POS參數(shù)一一對應(yīng)。檢查像片的航向、旁向重疊度是否符合要求，對重疊度不達(dá)標(biāo)的區(qū)域，考慮進(jìn)行補攝。

2.2 影像數(shù)據(jù)的處理

本次航飛數(shù)據(jù)的處理采用Smart 3D Captuer軟件，支持廣泛多樣的影像采集設(shè)備，在 Context Captuer Master模塊中，新建工程，導(dǎo)入各種采集的數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行空中三角測量計算，可運算生成基于真實的超高密度點云，生成地表模型、正射影像以及空間三維模型重建等成果。

為獲得最優(yōu)精度和最佳性能，Smart 3D軟件會將同一臺相機在同一焦距和影像尺寸拍攝的影像定義為一個影像組，導(dǎo)入的影像必須被分入一個或多個影像組。本次航攝影像按照拍攝的相機不同存放在不同子目錄下，該軟件可以自動確定相關(guān)的影像組。通過參數(shù)設(shè)置及運算處理，最后得出影像圖。

通過數(shù)據(jù)獲取和處理研究可以看出，傾斜攝影測量技術(shù)借助無人機等飛行平臺可以快速采集影像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)接近真實的三維建模。通過對比可以看出，傳統(tǒng)正射影像圖只能獲得正面拍攝的影像圖，雖然結(jié)合DEM數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)“三維”顯示，但由于缺乏側(cè)面信息，顯示效果較差。而傾斜攝影測量所獲得的三維數(shù)據(jù)可以真實地反映地物的外觀、位置、高度等屬性，增強了三維數(shù)據(jù)所帶來的真實感，彌補了傳統(tǒng)攝影測量的缺點；可以在滿足傳統(tǒng)航空攝影測量的同時獲得更多的有用數(shù)據(jù)。目前發(fā)現(xiàn)的不足是：無人機傾斜攝影測量技術(shù)雖然實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動化處理，由于航向及旁向重疊率大，5個鏡頭同時拍攝，即使很小的區(qū)域覆蓋也需要很大的數(shù)據(jù)量，處理過程相當(dāng)耗時，對計算機軟硬件均有較高的要求，是否能進(jìn)行聯(lián)機運算、提高數(shù)據(jù)處理效率，有待進(jìn)一步的探討研究。

3 結(jié)束語

本文主要講述了傾斜攝影測量在實際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)處理，將八旋翼無人機作為飛行平臺與傾斜攝影測量設(shè)備結(jié)合應(yīng)用。無人機具有便攜、快速、靈活等特點，具有很強的使用價值，小型無人機的應(yīng)用促進(jìn)了傾斜攝影測量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。傳統(tǒng)的遙感測量手段通常采用正射影像方法只能在垂直方向?qū)ㄖ敳窟M(jìn)行模型重建，而對側(cè)面的三維重建一直缺少有效的解決手段。傾斜攝影測量技術(shù)采用對視角進(jìn)行航拍，能夠獲取豐富的側(cè)面信息，有效地解決了這一難題，處理出的影像數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)化成DSM、DOM與DLG等不同數(shù)據(jù)格式，擴(kuò)大了其使用范圍，可滿足不同工程的需要。無人機搭載傾斜攝影設(shè)備進(jìn)行實際量測在實踐中得到的結(jié)果比較理想，相信隨著不斷的研究和技術(shù)的發(fā)展，以后會更加成熟，應(yīng)用領(lǐng)域會越來越廣。

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