基于低空無人機的傾斜攝影測量技術分析

毛春旭

摘 ?要：低空無人機的傾斜攝影具有成本低廉、靈活高效的優(yōu)點，基于低空無人機的傾斜攝影技術構建的三維模型已得到廣泛的應用。本文針對基于低空無人機的傾斜攝影測量技術下航測外業(yè)、內(nèi)業(yè)三維立體建模、調(diào)查周圍情況、變化及計算、精度分析五方面特點進行分析。促進了無人機的未來發(fā)展。

關鍵詞：低空無人機;傾斜攝影;三維建模

前言：基于無人機的低空攝影是航空攝影測量的重要補充，它具有快速響應的技術優(yōu)勢。隨著無人機技術的發(fā)展和普及，它在攝影領域的應用更加深化和廣闊。本文通過無人機搭載的傾斜相機采集數(shù)據(jù)，用三維建模軟件進行處理?？蔀閼本葹奶峁└鼉?yōu)質(zhì)的服務。

1.基于低空無人機的傾斜攝影測量技術優(yōu)勢

1.1操作靈活

在這個新時代，無人機測繪技術的出現(xiàn)證明了一個新領域的誕生。無人機測繪技術正向著自動化、信息化的方向發(fā)展。和人工測繪相比，無人機測繪在成本和效益層面都有著極大的優(yōu)勢。而人工測量時需使用到大量的人力對現(xiàn)場進行測繪，步驟非常繁瑣，而且測量數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)誤差。在現(xiàn)階段，無人機設備舍棄了之前體積過于龐大的問題，在體積方面逐漸減小，便于攜帶和操作。無人機發(fā)展越來越迅速，也更大程度上的滿足了低空無人機的傾斜攝影測量要求。

1.2數(shù)據(jù)精度高

受復雜環(huán)境、現(xiàn)場工作人員測量風險高等相關因素的影響，傳統(tǒng)測繪將暴露很多弊端，傳統(tǒng)測繪難以到達高陡邊坡、采礦現(xiàn)場等區(qū)域。通過無人機的傾斜攝影測量技術的運用，可以確保外業(yè)測繪工作安全、高效地完成，并且采取低空飛行信息采集和搭載高分辨率攝像機的方式，可以采集到高精度畫面，促進工作效果的提高。所以，運用無人機測繪技術既能提高數(shù)據(jù)準確性，又可以與計算機軟件相結合，形成可視化信息，未來在更多行業(yè)發(fā)揮著更高的效能。

1.3應急功能強大

低空無人機的傾斜攝影測量技術運用于各種行業(yè)。例如在露天礦山測繪工作中，涉及較多的復雜領域，包含了采區(qū)、排土場和尾礦庫等重大的危險源。在實際的測量中，會出現(xiàn)很多不穩(wěn)定的因素，無法滿足應急管理工作需求。在常規(guī)作業(yè)中，受較多現(xiàn)場因素的影響，若出現(xiàn)應急情況，通常情況下難以被發(fā)現(xiàn)，引起不必要的本可避免的損失出現(xiàn)。通過對無人機測繪技術的運用，可以更好地處理應急情況，因為無人機具有機動靈活性，可遠程操縱的特點。為應急工作的開展起到了重要的作用。

2.基于低空無人機的傾斜攝影測量技術應用要點

2.1航測外業(yè)

在運用無人機的測量技術時，需要做好航測計劃、設備檢查、參數(shù)設置等前置工作。需要明確測繪任務涉及的范圍，明確測量位置的地形、干擾源分布等相關的狀況。正常制定無人機航線規(guī)劃，操作準確，并結合可能會出現(xiàn)的各類緊急事故，建立相應的應急預案。例如在露天采礦作業(yè)中，其高度高達數(shù)百米，無人機測量需實施分層設計，已達到相應的地面分辨率。在區(qū)域劃分上，需要保證航測布設和飛行路線的相同，參考航測航高設置，在確保行線平直的同時，最大程度上區(qū)分跨度，并覆蓋所需的測量區(qū)域。為保證比例尺地形圖成像精度能夠符合設計標準，縮短成像周期，要選擇合適的飛行高度[1]。

2.2內(nèi)業(yè)三維立體建模

內(nèi)業(yè)三維立體建模是指用三維立體模型進行測量的技術。以國產(chǎn)大疆經(jīng)緯M300RTK型無人機為例?？蛇\用Context Capture建模軟件達到空中三角測量解算目的，結合無人機具體飛行的軌跡與像素點設置情況，整理好航測數(shù)據(jù)照片后，可通過Context Capture軟件開始運行：導入（照片、POS數(shù)據(jù)、相機參數(shù)）→提交空三運算→刺點→重復空三運算（三遍）→刺點（兩遍）→檢查→出模→數(shù)據(jù)檢查。通過計算獲得各種數(shù)值的形式的三維網(wǎng)絡模型及DOM或DSM，構建傾斜三維模型融入照片便能得到實景三維模型，極大地促進了三維立體建模在各個領域的精密性，使三維立體技術更大程度上的走向世界，讓世界都能合理正確的運用這份技術[2]。

2.3調(diào)查周圍情況

通過一些項目的研究，礦山項目的效果頗為明顯。礦山的生產(chǎn)建設會在一定程度上改變地質(zhì)環(huán)境，引起地表塌方、地裂縫等地質(zhì)災害。過去在開展礦山地質(zhì)災害調(diào)查工作中，通常會運用人工實地調(diào)查的方式，通過航片、衛(wèi)片進行輔佐。其中，人工實地調(diào)查存在周期長、效率低、成本高等不足，航片與衛(wèi)片存在分辨率低、投影偏差等缺陷，無法滿足時效性強的項目。通過對無人機測繪技術的運用，能夠?qū)崟r生成正射影像圖，進而準確、生動、直觀的對礦山周邊的地質(zhì)災害情況進行調(diào)查，全面去查找安全隱患，在出現(xiàn)隱患后，及時對其進行預警、消除和改善，從而體現(xiàn)了安全生產(chǎn)的重要性。

2.4變化及計算

在測繪中，利用多期無人機測繪生成的DOM或者DSM數(shù)據(jù)信息，結合南方CASS9.1軟件DTM法對開采方量進行計算。其中主要原理為：三角網(wǎng)基本單位核心構成不規(guī)則三角形三個頂點的三維坐標，由最初的三角網(wǎng)中全部三角形三個頂點沿著豎直的方向，向下將三條直線引出，直至開采后地表面的三角網(wǎng)交匯在一起。如此，將諸多三棱柱形成，這時整個區(qū)域的土石方就是各個三棱柱體積之和。和傳統(tǒng)計量方式相比，通過點距離將較真實的變化方量變化趨勢展現(xiàn)出來，準確的計算開采工程量，應用于采礦成本核算及儲量變化的計算。由此可知，在無人機測繪中，只有通過在規(guī)定時間內(nèi)通過計算數(shù)值的變化，才能為測繪工作帶來好的發(fā)展。

2.5精度分析

在對項目地形圖進行繪制的過程中，在過去采集數(shù)據(jù)的時候，主要采用的是全野外人工的方式，這種方式不僅效率低而且成本高，并且會受到人為操作的影響以及地形條件的限制，從而導致測量難度的提高，部分地形的失真。在失真情況下，會對生產(chǎn)、規(guī)劃設計等造成安全隱患，也會造成工作量統(tǒng)計的缺失。由于無人機傾斜測量技術的三維模型精度很高，符合1：500大比例尺地形圖測量業(yè)內(nèi)的規(guī)范要求，測量范圍可以在航線設計方面迅速進行調(diào)整，覆蓋可控的作業(yè)范圍。從而達到更精確地分析。

結論：綜上所述，低空無人機技術在我國得到了迅速的發(fā)展，而立足于該技術得以發(fā)展的無人機測繪技術，為各領域工作的發(fā)展提供了極大的幫助，可以有效防止各種問題的出現(xiàn)。促進了測繪工作質(zhì)量，大大提高測繪效率。從而推動此技術朝著智能化和自動化方向發(fā)展。

參考文獻：

[1]朱允偉，安平利，龔文俊.無人機傾斜攝影及三維建模技術在地質(zhì)災害應急測繪中的應用[J].世界有色金屬，2020（24）：202-203.

[2]馮增文，李珂，李梓豪.低空無人機的傾斜攝影測量技術在城市軌道交通建設中的應用[J].測繪通報，2020（09）：42-45.