無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在規(guī)劃竣工測量中的運(yùn)用

陳辰 王振江

摘要：無人機(jī)技術(shù)出現(xiàn)后不斷發(fā)展并進(jìn)入到測繪、遙感領(lǐng)域，基于此無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展，這種非接觸式測量方式為地形測繪、工程測量等領(lǐng)域帶來了極大的便利，與傳統(tǒng)的垂直攝影相比傾斜攝影測量具有很多顯著的有點(diǎn)，本文將針對無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在規(guī)劃竣工測量中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)攝影測量;傾斜攝影測量技術(shù);規(guī)劃竣工測量

引言：

近年來無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷得到延伸。規(guī)劃竣工測量是在工程項(xiàng)目完成后在對其及進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)通過實(shí)地測量獲取所需的技術(shù)資料的過程，而將無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用于規(guī)劃竣工測量中能夠大大提高工作效率，本文針對以上內(nèi)容進(jìn)行了研究和探討。

一、無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)原理及其優(yōu)點(diǎn)

（1）無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)原理：

傾斜攝影就是指在攝影時(shí)相機(jī)的主光軸方向并不豎直，而是有一定的傾斜角度（見下圖），所得到的影像就是傾斜影像。無人機(jī)傾斜攝影測量是指以無人機(jī)作為遙感平臺，在無人機(jī)上搭載多個(gè)拍攝設(shè)備，在攝影過程中多個(gè)拍攝設(shè)備從不同的方向進(jìn)行拍攝，再利用得到的相片通過三維重建等數(shù)據(jù)處理過程量測得到研究區(qū)域所需信息和數(shù)據(jù)的過程。按照傾斜方向的不同，無人機(jī)傾斜攝影測量所獲取的影像分為正片和斜片，正片的拍攝角度是垂直于地面的，斜片的攝影角度是與地面成一定角度的。無人機(jī)傾斜攝影測量所獲取的影像包括研究區(qū)域的垂直、前視、后視、左視和右視五個(gè)方向的影像。

（2）無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)的無人機(jī)攝影測量技術(shù)在進(jìn)行航拍的過程中，拍攝設(shè)備的主光軸方向是垂直于地面的，因此其獲取的影像在一些情況下并不能真實(shí)地反應(yīng)研究區(qū)域的真實(shí)情況，且其地面分辨也不是很高，與傳統(tǒng)的無人機(jī)攝影測量技術(shù)相比，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)能夠最大程度的反映地物地貌的真實(shí)情況，因?yàn)楂@取影像的過程中是從多個(gè)角度進(jìn)行的，所以能夠讓觀察者在更多的角度對地物進(jìn)行觀察。除此之外，針對傾斜攝影測量得到的影像，可以通過與相應(yīng)的軟件配套使用而對所需的地物信息進(jìn)行量測，十分快捷方便。因?yàn)椴恍枰蓽y量人員進(jìn)行復(fù)雜的實(shí)地測量，所以能夠有效降低量測成本，且獲得的影像數(shù)據(jù)量小，能夠大大提高工作效率。

二、無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用于規(guī)劃竣工測量中的流程

例如對特定的竣工工程項(xiàng)目區(qū)域的建筑物進(jìn)行量測，在已知該區(qū)域的面積、建筑物的最高高度等信息的情況下：

（1）進(jìn)行航線規(guī)劃

在進(jìn)行航拍之前，必須對拍攝區(qū)域進(jìn)行實(shí)地勘踏，根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)地情況進(jìn)行航線的規(guī)劃。例如，若項(xiàng)目工程所在區(qū)域內(nèi)建筑物是高層建筑物，在其高度高于50米的情況下，航線的行高設(shè)置就要大于50米，這樣才能保證在其拍攝的過程中不會撞擊到建筑物上。此外要保證飛行過程中旁向重疊度為80%及以上，航向重疊度為85%及以上，確保無人機(jī)飛行過程能夠按照航線進(jìn)行，保證充分的重疊度的情況下才能保證獲取的影像沒有遺漏的地方。

（2）進(jìn)行航拍獲取影像數(shù)據(jù)

根據(jù)竣工規(guī)劃精度要求的不同，對航拍影像的地面分辨率要求也不同，因此要根據(jù)不同的分辨率的要求選用不同的拍攝設(shè)備，再進(jìn)行航拍。例如依據(jù)竣工規(guī)劃的精度要求算得航拍的分辨率要超過3厘米，則要根據(jù)該分辨率要求計(jì)算出相應(yīng)的航拍其他參數(shù)，例如航高、焦距、光圈參數(shù)等。除此之外，在進(jìn)行航拍前要提前了解天氣情況，避免在光線不好的天氣拍攝，也要避免在人流量較大的時(shí)間段進(jìn)行拍攝，否則可能對地物造成遮擋和陰影等，會影像后續(xù)數(shù)據(jù)處理的精度。另外也要避免在早上或晚上進(jìn)行拍攝，因?yàn)檫@兩個(gè)時(shí)間段太陽的傾斜角度比較大，建筑物的影子高度也會比較大，若建筑物比較密集，就會造成過多的陰影，所得到的影像質(zhì)量就會下降，也會影響后續(xù)那些數(shù)據(jù)采集的精度。

（3）三維重建

在完成外業(yè)拍攝并得到符合要求的影像數(shù)據(jù)后，需要對得到的影像進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，首先要對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行檢查，檢查相片的實(shí)際重疊度與設(shè)計(jì)的航線重疊度之間的差異是否符合限差，實(shí)際飛行的航線與設(shè)計(jì)的航線是否有較好的一致性，所拍攝的相片是否清晰等。在相片檢查符合質(zhì)量要求后，需要對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行空中三角測量處理，對其進(jìn)行加密，通常利用光束區(qū)域網(wǎng)平差的方法進(jìn)行。因?yàn)橄嗥谂臄z的過程中會因?yàn)榉N種原因?qū)е缕渌@得的點(diǎn)與地物實(shí)際點(diǎn)的位置存在偏差，所以就需要通過平差處理，利用控制點(diǎn)坐標(biāo)、相片拍攝時(shí)相機(jī)的姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差，算得地物點(diǎn)更精確的位置坐標(biāo)。平差結(jié)束后就要進(jìn)行三維重建，我們利用smart3D軟件進(jìn)行，利用平差過后的較精確的影像數(shù)據(jù)對工程項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的建筑物、道路、植被等實(shí)景進(jìn)行三維重建，得到后續(xù)三維采集所需的三維模型。

（4）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集

在完成實(shí)景三維模型的模擬和重建后，需要對該三維模型進(jìn)行精度評定，判定其是否符合精度要求。在三維模型符合精度要求的情況下，利用相關(guān)的數(shù)據(jù)采集軟件對三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。對三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程，實(shí)際上就是進(jìn)行數(shù)字線劃圖采集的過程，也就是根據(jù)所得到的三維重建的模型，畫出項(xiàng)目工程相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)建筑物、道路、水系、植被等其他地物地貌的線劃圖。因?yàn)槔脽o人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)所獲取的影像是從多個(gè)角度對地物地貌進(jìn)行拍攝的，所以利用得到的影像進(jìn)行三維重建得到的模型進(jìn)行線劃圖采集的過程中，也可以在不同的角度上獲取地物地貌的邊界線和角點(diǎn)等。對三維模型進(jìn)行那些數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，能夠得到模型中建筑物等地物地貌的坐標(biāo)信息等

（5）評定精度

在完成對三維模型的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集得到所量測的工程項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)的建筑物等的坐標(biāo)信息后，需要對得到的數(shù)據(jù)成果進(jìn)行精度評定，判斷工程項(xiàng)目與相應(yīng)的規(guī)范要求是否符合，這個(gè)過程可以參考相應(yīng)的城市測量規(guī)范來完成。只有在工程項(xiàng)目符合相關(guān)的精度要求的情況下，才能判定為竣工。

三、無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用于規(guī)劃竣工測量中的優(yōu)點(diǎn)

在傳統(tǒng)的規(guī)劃竣工測量中，需要測量人員進(jìn)行實(shí)地的測量和考察，其流程比較復(fù)雜，而且耗費(fèi)的時(shí)間也會比較長，因而其周期較長，成本也比較高。但是將無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用于規(guī)劃竣工測量中，就不需要測量人員進(jìn)行實(shí)地測量，只要利用無人機(jī)進(jìn)行航拍得到相應(yīng)的影像數(shù)據(jù)，再對獲取的航攝相片進(jìn)行三維重建等數(shù)據(jù)處理，就能得到所需的建筑物的數(shù)據(jù)信息。不僅無人機(jī)攝影測量的區(qū)域更大，而且其攝影測量的過程耗費(fèi)的時(shí)間也更短，精度也能更好的符合要求，能夠大大提高規(guī)劃竣工測量的效率，降低所投入的成本。

總結(jié)：

傾斜攝影測量與傳統(tǒng)的垂直攝影測量技術(shù)相比，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，而無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，也使得傾斜攝影測量技術(shù)與無人機(jī)攝影測量技術(shù)的結(jié)合——無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)展現(xiàn)出巨大優(yōu)越性。將無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用于規(guī)劃竣工測量中，能夠大大降低測量的成本，提高測量的效率，本文針對以上內(nèi)容進(jìn)行了闡述。

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