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160西部资源WESTERNRESOURCES西部资源WESTERNRESOURCES倾斜摄影测量技术应用及前景分析王雪丽（安徽省地质测绘技术院，安徽合肥230022)【摘要】为摆脱航空器仅能通过垂直拍摄获取地物顶部信息的局限性，倾斜摄影测量技术应运而生，同时取得了快速发展，可以通过三维建筑建模获取全面地物信息，在工程测量、地形图测绘等领域获得了较好应用前景。在把握倾斜摄影技术流程的基础上，结合大比例地形图测绘实例对技术应用要点展开了分析，利用无人机搭载传感器完成倾斜影像采集，并通过自动建模生成三维实景模型。从技术应用效果来看，通过检验测图精度，确定倾斜摄影测量技术应用可以满足1：50 0 大比例尺地形图精度要求。结合多视影像、三维测量等关键技术应用现状，提出了倾斜摄影测量技术提升模型输出质量等发展展望。【关键词】倾斜摄影测量；技术流程；应用现状；前景传统航空摄影的像片倾角不超2 3度，有助于正射纠正和立体测图等操作，但将丧失地物侧立面细节。而运用倾斜摄影测量技术从多角度拍摄，依靠多传感器完成地物信息全方位采集，能够获得三维立体信息，直观反映不同地貌情况，近年来应用范围逐步扩大。但在倾斜摄影测量技术应用实践中，建模过程可能受到多种因素影响，引发模型局部缺陷，所以想要反映地物外观信息，需要获取高精度三维模型。加强该技术应用研究，探寻技术未来发展趋势，能够为相关工作提供参考。1.倾斜摄影测量技术流程开展倾斜摄影测量工作，按流程需要先获取影像数据，提前结合测量区域情况做好航线规划，合理完成航空器飞行高度、重叠度等参数设置。将获得的数据导人Smart3D等软件进行处理，设置坐标系统等参数，能够自动完成数据空三处理，生成三维模型和实现数字正射影像(DOM)重建。采用三维实景模型处理系统（EPS)软件进行三维测图，通过加载三维模型等完成数据转换，能够轻松获得地面高程点等数据，完成模型矢量化处理，直接录人地物属性信息。而无人机位置、姿态等数据是基于WGS84坐标系统生成，地籍坐标则为CGCS2000坐标系统，需完成坐标和空间转换，确保界址点数据能够均匀分布，达到较高精度要求。针对测量成果需要展开精度分析，通过获取特征点实测坐标和地图坐标完成地物点在不同坐标方向残差值计算，并对平面和高程中误差展开分析，验证结果的可靠性。从总体上来看，倾斜摄影测量技术在测绘信息行业应用流程大致相同，即包含倾斜摄影和三维建模两个阶段，但用于大比例尺测图、工程测量、城市三维建模等不同领域，需要结合实际需求把握影像采集、建模等细节，通过优化技术流程取得理想的应用效果。2.倾斜摄影测量技术应用分析2.1实例概况实例为安徽某地区1：50 0 地形图测绘项目，以测区地形测量为主，地面分布建筑物、林地、草地等地物。测区面积约1.5km，属于河冲积平原，整体地势相对平缓，起伏较少，可以开展无人机倾斜摄影测量工作。2.2航拍参数根据现场地形条件，选用大疆4Pro多旋翼无人机搭载单镜头相机进行影像数据采集。使用的航空器技术参数如表1 所示，能够垂直起降且操控简单，适用于低空飞行。航拍系统由航空器、遥控器、飞控软件、PC和云台相机构成，云台能够在-90 30 0 范围内转动。相机为2 4mm的FOV84。镜头带自动对焦f/2.8-f11，传感器为CMOS，像素达到2 0 0 0 万。为达到五镜头摄影效果，通过DJIG04软件完成环绕飞行模式设置，通过单点36 0 无死角拍摄完成地形地物倾斜摄影，角度达到-45，选择太阳高度角大于30 择时进行影像采集，保证光强的同时减少阴影2 。将各圆形航线当成一个点，按照设定飞行半径进行飞行和拍照，设定半径超出高度2 0 m。而航拍高度为8 0 m，半径为100m，将航向重叠度设定为8 5%，旁向为8 0%，地面分辨率达到3cm。表1航空器技术参数技术项目技术指标项目指标重量（含电池及浆）1388 g轴距350mm最大旋最大水平飞行速度72 km/h250s转角速度GPS/卫星定位模块云台控制精度0.03OGLONASS悬停精度（视觉定垂直0.1 m;水可遥控距离5km位正常）平0.3 m2.4002.483、遥控器工作频率最大续航时间3min5.7255.8252.3像控点布置按照如图1 所示技术流程，完成相机参数设置和数据检查等前期操作后，需要采用GNSS-RTK技术确定像控点坐标，完成数据编辑，得到刺点后进行空中三角测量。根据现场勘探情况在公路等空旷区域布置像控点，考虑到建筑物较多需要采取网布点，按照航高、重叠率等确定相邻像控点距离。在建筑密集区域布置非地标点，完成航拍后对明显地物点进行判断。在使用载波相位差分技术作者简介王雪丽（1 98 7 一，女，本科，工程师，主要从事工程测量、摄影测量和遥感工作。西部资源161WESTERNRESOURCES西部资源遥感测绘2023年第3期（R T K）测量像控点时，需要保证水准气泡处于正中位置，通过连测3次取平均值作为信号固定解，确保每次结果互差不超2 cml3。共完成36 个像控点数据采集，采用CGCS2000国家坐标系统，完成2 7 个像控点空三解算，利用剩余点完成模型精度检验。DJIPhantom4Pro测区影像相机参数GNSS-RTK像控点坐标数据检查像控点数据编辑匀光处理刺点空中三角测量密集匹配与白膜型构建纹理映射三维场景数据EPS三维测图外业调绘与补测1:500地形图图1案例倾斜摄影测量流程图2.4模型构建对获取的数据进行检查，应确认拍摄的照片清晰，同时数量足够。发现照片模糊、过暗等情况需及时补拍，针对少数照片色彩亮度低等情况利用Photoshop软件完成匀色处理。利用野外控制点进行空三测量，对控制点进行加密，通过ContextCapture软件进行加密点高程、位置分析，提供绝对定向控制点。利用软件自动建模，将像片单束光线当成平差单元进行建模，利用共线方程完成平差运算，对外方位元素进行解算，获得加密点地面坐标，生成空三测量结果4。运用密集匹配技术完成同名点匹配，可以准确获取地物信息，做好模型细节处理。对海量特征点进行提取，完成密集点云构建，并进行滤波提高数据精度。利用高精度点云建立三角网（TIN），需要先完成物体TIN构建，然后进行整体模型构建，在航片重叠度较高的情况下可以获得密集的TIN，反映真实地物结构。根据TIN构建白模型，根据二维空间点和三维物体表面对应关系完成纹理映射，能够生成色彩真实的三维模型2.5测图分析利用模型进行测图，使用三维测图系统（EPS)采集数字线划图，直接将模型导人系统平台，由OSGB格式转换为DSM格式，然后在系统中加载，完成参数设置。在模型上进行点、线、面数据测量，并完成图层和属性设定，能够完成内业数据采集。针对无法确定属性地物，需要通过外业调绘进行补测，绘制对应区域线划图。2.6精度检验在地形图制作过程中，应先确认测图能否通过精度检验。在测区内选择9个检查点，利用RTK技术完成各点坐标测量后，在三维模型上读取各点坐标，对X方向和Y方向上二者差值X和Y进行计算，统计精度，能够得到三维模型平面误差最大为0.32 9m，分析得到中误差为0.07m，高程最大误差为0.36 2 m，中误差为0.0 9m（表2），符合1:50 0 地形图测量规范，说明采用倾斜摄影测量技术绘制的大比例尺地形图精度较高，可以满足需求。表2精度统计表编号X(m)Y(m)平面误差(m)高程误差(m)JC1-0.102-0.0870.137-0.069JC20.1370.0910.159-0.119JC30.042-0.0650.0830.208JC40.0750.0900.114-0.062JC5-0.2020.1010.1120.192JC60.0930.2980.3290.121JC70.2130.2010.2970.362JC80.0290.0660.0770.142JC90.304-0.0980.314-0.0663.倾斜摄影测量技术应用展望结合技术应用实践可知，采用倾斜摄影测量技术能够完成三维实景模型的自动化构建，在测图工作中达到了较高精度。从五个角度完成地面物体的拍摄，能够获得全面的地物纹理信息，利用提取和贴纹方式降低建模成本，并通过叠加二、三维数据输出DOM、数字高程模型（DSM)等丰富数据成果。通过全自动拍摄和建模，可以大大缩短建模时间，提高测量工作效率的同时，无需开展大量的外业工作，能够明显降低劳动强度。伴随倾斜摄影测量技术的发展，衍生出了多视影像、三维测量等关键技术，还应进一步了解技术应用情况3.1关键技术3.1.1多视影像应用倾斜摄影测量技术，可以通过增加不同视角影像数据完成多影像联合平差和密集匹配。而在全面反映地物纹理信息的同时，需要认识到各部分摄影比例具有渐变特点，应解决各像点分辨率不同等问题，以便通过去除粗差提高结果精度。采用多视影像技术进行测量数据处理，将根据影像间的几何变形和遮挡关系进行联合平差。对影像外方位元素进行同步采集，利用金字塔匹配策略完成各级影像同名点匹配，能够利用网光束法进行平差，获得可以高精度匹配的同名连接点5。针对各连接点和控制点坐标和辅助数据建立误差方程，对影像进行自校验，能够通过联合结算提高平差精度。在影像数据较多的情况下，需要考虑数据亢余问题，根据同名点坐标获取地物三维信息，进行影像密集匹配。结合无人机拍摄特点，使用162西部资源WESTERNRESOURCES西部资源WESTERNRESOURCESmeanshift法完成影像色彩分割，并通过半全局匹配方式获得初始视差图。将分割得到的块当成最小单元，通过Ransac法拟合分析，能够对视差平面进行精化。通过置信度传播方式进行分配，可以进一步提高结果精度。3.1.2三维测量在倾斜摄影测量中，三维测量为关键组成部分，能够通过将影像数据转化为矢量数据为后续工作奠定基础。运用三维测量技术要求在航拍过程中完成时间同步记录，通过有效核对信息降低数据错误发生概率，并通过校对信息获得准确数据。在测量区域范围较大时，将获得庞大数据信息，需要建立数据库加强各数据端连接，确保能够依靠计算机完成数据准确处理。采用模拟处理方式，通过构建数学模型进行数据特征分析，能够降低误差数值，保证模型质量。在实践过程中，可以利用自动化建模软件输出标准OSGB数据格式，自带LOD层级结构，可以通过超图软件完成对应格式数据读取，并通过match完成数据优化调度。3.1.3单体化针对三维模型进行处理，需要解决单体分离问题。而采用单体化技术，能够凭借三角面片可分割性质进行模型边界确定。完成切割多边形的绘制，利用包围盒方法完成求交检测，能够进行三角面片切割，快速生成三角网。根据三角网和多边形交点进行计算，考虑不同相交情况，能够运用多种切割方法进行模型处理。完成三角网的剪裁和重构，重新赋予纹理，能够完成多细节分层，继而生成单体模型。3.1.4效果修补在实景模型生成过程中，按照倾斜摄影测量流程需要利用软件自动生成。但在拍摄过程中，受角度等影响容易出现模型表面平整度差的问题，造成模型出现失真问题。在应用过程中，需要完成效果修补，将空洞区模型导出后提取边界，完成三角网重构。对模型表面进行修正，目前可以采用超图软件等多种软件。在实践中，需要利用带水面符号完成空洞水体的修复，以便使生成的模型带有水纹等视觉效果。3.2应用现状通过加强各种关键技术的应用，倾斜摄影测量技术精度逐步提升。现阶段，倾斜摄影测量技术在矿山测量、工程测绘、城市规划等各个领域得到了应用。如在矿山测量方面，应用该技术能够完成矿山内部测量，完成泥石流、滑坡等各种地质灾害探测。通过无人机搭载摄像头进入矿山内部，能够对矿山内部环境图像测绘，为分析矿山活动带来的环境变化提供依据。但在技术应用实践中，受矿山内光线、信号干扰等因素的影响，无法有效保证测绘精度，给技术应用带来限制。在工程测绘领域，应用该技术能够全面反映测区交通、水系、建筑等各种情况，提高外业勘测效率，通过三维建模为工程设计提供科学依据。近年来在城市规划工作中，由于实体信息均通过三维模型承载，倾斜摄影测量技术得到了应用。在智慧城市建设过程中，为获得多尺度、多时空的信息，需要利用无人机航拍方式进行地表各类建筑物的测量，通过三维可视化模型为城市规划设计提供地理信息服务。但值得注意的是，技术应用将受到航片质量影响，继而受到天气、遮挡物等复杂因素的限制。如受天气因素影响，飞行平台无法保持稳定，将造成航片重叠度范围等发生变化，继而给影像纠正效果带来不利影响。而因遮挡物的存在导致部分测量数据存在较大误差，也将造成测量精度不高。3.3发展展望根据技术应用现状可知，想要取得更好的发展前景，需要保证测量数据的精确性。目前数据精确性问题集中在比例尺方面，受影像光照、色彩信息差异性等因素限制容易产生偏差。为解决这一问题，需要在软硬件方面进行改进，获得更强的影像信息提取和处理能力。一方面，可以加强5C等技术运用将互联网地图升级为三维地图，通过不断丰富三维模型数据提高技术精度。针对屋檐、树下遮挡等区域建模容易出现拉花、扭曲等情况，需通过约束建模或贴近补拍等方式提升模型输出质量。在基础上，加强大数据、云计算等各种先进技术的运用，研制出功能更强大的数据处理软件，凭借强大运算力不断提高三维模型精度。另一方面，以无人机为载体进行影像数据采集，需要持续研发稳定性更高的航拍平台，同时延长无人机航拍时间，减小影像光照和色彩差异性等因素带来的影响6 。此外，应完善内业数据处理规范，制定科学的三维建模外业摄影技术标准，全方位提高数据采集质量和效率，降低后期数据处理难度。伴随着相关技术的发展，深人挖掘倾斜摄影测量技术的应用价值，能够使技术逐步向军事、民用等各个领域迁移，完成相应测量软件开发，以便抓住时代机遇为测量行业带来的技术大变革。4.结论在地形图测绘实践中，结合测区情况合理设置航拍参数和完成像控点布置，能够完成三维模型构建，达到1：500图形测绘要求，凸显了倾斜摄影测量技术在该领域的应用价值。而加强多视影像、三维测量等关键技术的应用，能够进一步提高倾斜摄影测量精度，促使该技术应用范围不断扩大，在工程测绘、城市规划等各领域获得较好应用前景。但从技术应用现状来看，仍然存在输出模型精度不高的问题，需要通过约束建模、研发高性能航拍平台等措施提高测量精度。参考文献1魏佳.无人机倾斜摄影测量技术的应用与研究J.云南水力发电,2 0 2 2,38(0 1)：45-46.2石小龙.无人机航测技术在丘陵地区大比例尺测图的应用研究J.城市勘测，2 0 2 1(0 6)：1 32-1 34.3殷新颖.倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的应用策略J.冶金与材料,2 0 2 1,41(0 6)：1 2 1-1 2 2+1 2 4.4金兵兵，金婷，刘洋，等.直升机倾斜摄影测量在违法建设巡查中的应用J.地理空间信息，2 0 2 1,1 9(1 2)：7 3-7 6+6.5方青，周飞.倾斜摄影测量技术在农村不动产测绘项目中的应用及精度分析一以南京市江宁区为例J.经纬天地,2 0 2 1(0 6):2 2-2 4+2 9.6张官进，梁丽丽，刘苗苗，等.倾斜摄影在地形图测绘中的应用研究J.山西能源学院学报，2 0 2 1,34（0 6)：97-99.