无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用

王淼

摘要：随着无人机倾斜摄影技术的不断成熟，利用其快速、准确获取地物信息的特点，可以广泛应用于大比例尺地形图测绘工程中。它能为大比例尺地形图测绘项目提供满足精度要求的信息数据，有效地解决了传统测绘工作量大、工程造价高、效率低、作业周期长等问题，提高了大比例尺地形图的生产效率。

关键词：无人机;斜摄影;测绘工程;应用

导言

随着科学技术水平的不断提高，人们的生活发生了很大的变化，各行各业也有了很大的发展，实现了质的飞跃。随着科学技术的发展，斜角摄影测量是一种测量技术，通过在一个飞行平台上搭载多个传感器，可以有效地实现同步碰撞采集，从而获得更真实、更准确的地面信息数据，由于它在测量工程特别是建筑业中发挥了非常显著的优势，随着摄影测量技术的不断发展和行业标准的不断完善，对其清晰度和分辨率提出了更高的要求。无人机摄影的出现很好地实现了这一点，不仅提高了摄影效率，而且大大提高了清晰度和分辨率，为我国的测量事业做出了积极贡献。因此，本文主要分析无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用。

1倾斜摄影原理及特点

1.1斜摄影原理

无人机摄影技术的原理是通过多个数码相机在无人机飞行平台上，以垂直或倾斜等不同角度对地面物体进行拍摄。在拍摄过程中，常用的五鏡头倾斜摄影系统充分结合无人机平台的GPS/IMU系统获取POS数据和相关图像控制点数据，然后通过相应的软件对数字显示模型、数字正射影像和3D模型进行有效处理。

1.2斜向摄影测量技术特点

一是图像的立体效果更加逼真，可以将人的感知反映在更加逼真的状态;二是为建模提供的纹理信息更加逼真和丰富;三是可以充分实现高精度的测量。另外，无人机完全可以实现低空遥感作业，不仅操作相对简单，而且操作性较强，图像采集周期大大缩短。由此我们可以看出，无人机摄影技术获取真实的三维模型，同时利用矢量制图平台获取地形图所需的相关要素，可以大大改变传统测量技术的缺点，在很大程度上提高了测量的效率和质量。为工程建设的顺利开展提供了更有效的数据支持。

1.3倾斜相机的性能要求

在倾斜摄影系统中，有许多镜头类型，不仅有多镜头，也有单镜头。它能从不同角度获取图像，并能实现单次操作的广度和深度。一般情况下，无人机进行空中测量时，其像素控制在3500万以上。由于倾斜摄影技术控制从一次曝光中获取图像的像素，因此在测量过程中不可能固定单个相机的像素，但是工作时间、电池寿命、曝光功能和图像获取都会受到限制，尽管设备曝光可以获得更好更高的像素，由于成本问题，需要适当控制。一般来说，单个镜头的像素控制在2000万以上，而一次曝光的像素控制在1亿。另外，为了满足一定条件下的测量需要，摄像机的工作时间应控制在90分钟以上，并应保证其能昼夜工作。只有具有曝光功能的相机才能完全满足影响重叠的具体要求。

2无人机倾斜摄影的优势

2.1信息可以从多个角度获得

由于单头和多头相机的结合，无人机倾斜摄影与传统摄影技术相比具有多角度图像采集和目标定位的优势。该技术通过对目标图像的全方位观察，弥补了正射影像的不足。通过对图像侧面信息的快速获取，改进了正射影像的直接获取。它广泛应用于测绘工程中的三维测量，有效地降低了测绘工程的成本。

2.2无人机倾斜技术实现单像测量

无人机倾斜摄影通过自己的软件数据处理系统恢复拍摄图像的信息，从而有效地获得被测区域的角度、高度、面积和坡度，是我国现代测绘工程的一大进步。

2.3被摄物体的还原度较高

该技术的镜头分辨率更高，系统功能更强大。因此，无人机倾斜技术对图像的图像、色调和图案更加清晰、真实。捕获区域缩小程度较高，有利于目标分析。

2.4帮助促进数据共享

与传统技术相比，倾斜摄影具有更高的网络应用价值，使数据共享更加方便快捷。同时，无人机倾斜摄影技术的数据采集精度更高，效率也得到了提高。

3无人机倾斜摄影技术在测绘工程中的应用

3.1线路设计

由于多角度的特点，可以通过计算飞行高度、镜头与被测目标的距离、摄像机倾斜角度和镜头分辨率来提高数据分析的精度，为航路设计工作提供帮助。

3.2地面观测

地面观测是测绘的关键环节之一。地面观测不仅需要观测地面的平面特征，还需要观测地面的状态、地面上存在的物体以及不平地面的高差。传统的垂直摄影方法只能从顶部获取信息，很难观测到与地面高度有关的数据。倾斜摄影技术可以通过多角度拍摄获得地面高度变化的信息。这些信息可以帮助测绘人员对地面不同高度的目标进行分析，使分析结果更加详细，提高测绘分析水平。

3.3GPS布设

GPS布设是测绘工程中的一个关键问题。通过GPS布设，可以实现无人机摄像头数据的同步，提高工作效率，这对GPS布设的精度提出了更高的要求。另外，GPS布设完成后，需要进行信号接收工作。信号接收工作是在GPS布设的基础上完成的，GPS布设的目的是接收无人机的测绘数据。在接收信号之前，必须确保无人机的电源充足。由于传统垂直摄影获取的信息密度有限，需要对大面积目标进行摄影，延长了摄影时间，对无人机的供电提出了更高的要求。倾斜摄影可以通过多个摄影模块在几次拍摄时间内完成多角度摄影，缩短了拍摄所需的时间，降低了无人机的供电压力，扩大了无人机的拍摄范围，提高了GPS部署效率。

3.4数据处理

无人机摄影完成后，需要对摄影数据进行处理，为其他工作打下基础。与传统摄影相比，倾斜摄影可以从多个角度获取目标的信息，这使得数据处理工作量增加。多角度数据可以为数据处理提供更多的参考，从而提高数据处理的效率。

另外，装备倾斜摄影技术的无人机一般都有预处理系统。无人机的预处理系统可以利用预处理系统对摄影完成后的数据进行处理。预处理系统可以消除采集数据中的无效数据，从而降低POS后数据处理的难度，提高数据处理的速度和精度。

3.5质量控制

与传统的垂直摄影技术相比，倾斜摄影技术不仅信息量大，而且具有良好的质量控制，对高精度测绘有很大的帮助。倾斜摄影的质量控制主要包括两部分：一是数据采集过程中的质量控制，二是数据本身的质量控制。

3.5.1数据采集的质量控制

无人机在拍摄过程中需要获取大量的数据，因此影响数据采集质量的因素很多，如拍摄时间、倾斜角度、拍摄高度、照片质量等，倾斜摄影方法可以对不同角度拍摄的图像进行比较。通过分析不同角度图像的重叠程度，可以有效地保证测绘工程中无人机的成像质量。同时，结合预先设计好的路径，最大限度地保证了拍摄图像的质量。当拍摄到的图像不符合测绘要求时，可以及时补拍，以减少测绘工程中的误差。

3.5.2数据质量控制

数据质量是决定测绘工程水平的关键。无人机完成射击后，需要对POS采集的数据进行处理，并对GPS数据进行分析，以弥补数据中不连续的部分。然而，倾斜摄影在提高数据处理质量方面有着天然的优势，通过倾斜摄影获得的数据信息更全面，因此数据的不连续性较少;同时，信息密度高的数据可以显著提高数据补充的效率。

结语

无人机倾斜摄影技术由于其自身的系统和良好的整体模式性能，在测绘工程的发展中起到了一定的作用，因此在当前的测绘中得到了广泛的应用。无人机倾斜摄影技术由于自身的系统优势，提高了测绘工程的效率和质量。在未来的测绘工程中，无人机倾斜摄影技术将得到改进和发展。

参考文献

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