探析无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用

　　摘要：有关学者提出使用无人机搭载照相机，使用遥控飞行器对实地进行不同角度的影像高效迅速地数据采集，进行三维模型的建立，真实地反映地面的客观情况。倾斜摄影技术所建立的三维模型可真实反映地物的外观、坐标、高程等信息；借助无人机，可迅速采集影像数据，实现全自动化三维建模。研究使用无人机对三维模型建模及其建模质量效果在如今数字城市与智慧城市应用以及三维测绘领域中有着重要意义。
　　关键词：无人机；倾斜摄影测量；城市三维建模；应用
　　1倾斜摄影测量特点
　　第一，能够真实反映周围物体的真实情况。与正射影像相比，倾斜摄影让人从多个角度去观察事物，能够更加真实地反映出事物的实际情况，从而弥补了正射影像的局限性。第二，倾斜摄影测量技术能够实现单张摄影量测。通过倾斜摄影测量技术和配套的软件，能够对摄影影像的高度、面积、长度、角度和坡度等进行量测。第三，可以采集建筑物侧面信息。在三维数字城市应用中，利用倾斜摄影技术大规模成图的特点，从倾斜摄影批量提取相关纹理信息，降低了城市三维建模的成本。将倾斜摄影测量技術应用在城市规划、城市管理、军事活动等领域，具有其他数据无法取代的价值。倾斜摄影测量能够让指挥者和决策者看到比正射影像更多的影像资料，例如，倾斜影像测量能够看到房屋一些侧面的安全出口，倾斜影像任意两点之间都可以通过软件进行精确的计算，在城市反恐活动中，能够计算通视距离、制高点等，另外，在解救人质等紧急行动中，也能更好地辅助决策。
　　2无人机倾斜摄影测量技术
　　2.1多视影像联合平差
　　无人机倾斜摄影测量技术应用过程中使用了新的多视影像联合平差技术，可以有效解决传统的测量系统在数据处理方面的不灵敏等问题，以合理方式处理影像之间的遮挡关系，及时确定合理的连接点和连接线等，提高了成像结果的准确度。
　　2.2多视影像密集匹配
　　无人机倾斜摄影测量技术在应用过程中使用了多式影像密集匹配技术，该类技术可以有效提高摄影测量的分辨率，其覆盖的面积范围也明显增大。在利用该技术开展匹配的过程中，可以及时对各类多余的信息进行研究，通过明确坐标点的位置，可以获取地面物体的准确三维信息。通过多元影像密集匹配技术，可以利用建筑物的侧面等来提取各类信息，建筑物的边缘信息和文理信息等也可以被充分利用起来，继而形成相对完善的二维数据，通过该技术将其转变为三维数据，建筑物的高度和轮廓信息等可以及时提取出来。
　　2.3模型生成和影像纠正
　　在多视影像技术的帮助下，可以及时将地面建筑物的各类数据扫描表达出来，继而形成相对较为全面的数字表面模型。但是在实际测量建设工作开展过程中，受到角度和尺度的差异，很可能出现建筑物遮挡以及阴影等现象。为了降低概率因素对数字表面模型造成的影响，应当及时利用影像外的方位元素来开展匹配设计工作，结合当前比较相对的算法等开展各项计算，提高计算效率的同时合理确定建筑物的高度等相关数据，保障三维建模工作的精确性。在获得了高密度的数据之后，应当及时进行滤波处理等工作，将不同的匹配单元融合起来，形成整体统一的数据。在利用多式影像技术开展各项工作的过程中，应当及时对屋顶重建等几何信息进行提取，结合其他相关技术来开展信息优化等工作，制定合理的全局优化措施，合理开展均光处理，保证各项工作的有效性。
　　3无人机倾斜摄影测量技术应用
　　3.1为智慧型城市建设打基础
　　智慧型城市建设是新时期国家提出的新的城市建设要求，但是，智慧型城市建设对三维建模技术等要求相对较高，因而其建设速度相对较慢，在引入了无人机倾斜摄影测量技术之后，可以实时开展城市三维建模工作，快速提取城市中的各类信息，继而形成精确合理的城市三维模型影像，为后续各项工作合理开展提供必要的数据。同时，利用无人机倾斜摄影测量技术还可以完成定时定向搜索等目标，满足智慧型城市的定向建设等要求，一定程度上加快了智慧型城市建设的速度。
　　3.2三维建模
　　三维建模是倾斜摄影测量的关键环节，建模的质量直接影响后期的应用效果。例如，通过无人机倾斜摄影测量后，获取了某市测绘区域的原始影像数据资料。在拍摄过程中，受到光线、拍摄角度的影响，原始影像资料在饱和度、亮度和色相方面存在一定的差异，所以要对其进行统一处理。通过校验场对POS系统进行校验，然后对POS数据解算，利用POS数据、影像数据、地面控制点数据得到每一张航片的精确方位元素。通过垂直影像、倾斜影像数据、三角测量技术，以及影像密集匹配技术，得到基于真实影像高密度点云的实景数字表面模型数据。然后，将统一化处理的影像数据资料以像素级别的分辨率纹理映射到实景数字模型的表面，生成一个初级全要素的城市三维模型图。在这个环节，需要借助一些三维建模软件，常见的有3Dmax、AE、Smart3DCapture等软件。最后通过一些辅助手段对三维模型图进行修改、补漏和细化处理，从而得到一个比较全面、精细的城市三维模型。该市智慧城市测量中使用了Smart3DCapture三维建模软件，Smart3DCapture是目前最先进的全自动三维建模软件，它通过简单的照片就可以生成高分辨率的真实三维模型，整个过程不需要设计人员进行设计，生成速度非常快，一般需要几十分钟或者几个小时就可以完成数据处理，建立简单、全自动、真实的实景真三维模型，而且这种软件的兼容性非常好，可以输出不同格式。该市的智慧城市测量中无人机使用了一个垂直镜头和两个倾斜镜头，设计了14条航线，获得了30000km2内的高分辨率的地物影像资料，共有数据资料7G。通过Smart3DCapture软件的强度计算能力，结合GIS技术、三维仿真技术和可视化技术，可以得到一个逼真、实景的三维模型。
　　4结语
　　总之，无人机倾斜摄影测量技术凭借其高性价比和精准测量度等优点，在新时期社会发展过程中得到了极为广泛的应用，其发展速度也逐渐加快。有关人员必须加强对该技术的重视，积极将该技术推广到其他领域中，以创造更为先进有效的测量技术。
　　参考文献：
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　　[2]曲林，冯洋，支玲美，等.基于无人机倾斜摄影数据的实景三维建模研究[J].测绘与空间地理信息，2015（3）：38-39.
　　[3]陈昕.无人机倾斜摄影测量在建筑规划竣工测绘中的应用[J].城市勘测，2017（1）：82-85.
　　（作者单位：河北省地矿局第八地质大队）
　　作者简介：王冰（1986.8—），男，河北秦皇岛人，黑龙江工程学院本科毕业，单位： 河北省地矿局第八地质大队，测绘工程师，研究方向：航测。

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