倾斜摄影测量技术的应用探讨

倾斜摄影测量技术的应用探讨

马雪娜

中煤航测遥感集团有限公司，陕西西安，710010

摘要：传统的摄影测量学是利用光学摄影机摄取像片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置和相互关系的一门科学技术[1]。近年来，随着智慧城市的兴起，城市实景三维模型的构建对于一座城市的建设起着越来越重要的作用。基于三维模型在智慧城市建设中所处的重要地位，大规模产业化的发展使得这项技术朝着低成本、高精度和高效率的趋势发展。

关键词：倾斜摄影测量技术；应用；措施

前言

传统的摄影测量学是利用光学摄影机摄取像片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置和相互关系的一门科学技术。近年来，随着智慧城市的兴起，城市实景三维模型的构建对于一座城市的建设起着越来越重要的作用。基于三维模型在智慧城市建设中所处的重要地位，大规模产业化的发展使得这项技术朝着低成本、高精度和高效率的趋势发展。矿产行业、地质探测业、智慧城市等诸多行业已经因为三维模型的高可视化切实地提高了生产力。

1倾斜摄影技术介绍

1.1倾斜摄影原理

倾斜摄影测量是指在飞行器上搭载多个可量测或非量测的相机获取地面物体多角度图像数据的过程。最常见的倾斜摄影测量是搭载两镜头的摇摆相机、搭载五镜头的扫摆相机和常规的五镜头相机。相比传统的竖拍，搭载倾斜相机，可以获得更丰富的建筑物侧面信息，减少航拍盲区。

1.2倾斜摄影建模流程

倾斜摄影测量建模过程可分为两部分：外业工作和内业工作。外业工作主要包括测区踏勘、已有资料收集、像控点采集、航线规划和影像数据采集据。内业工作主要涉及三角测量解算、控制点转刺平差和实景三维模型生产。

2无人机倾斜摄影技术

2.1技术原理

广义的倾斜摄影技术指通过无人机搭载一个或多个高清可见光摄像头，在被测物体上方以不同的倾斜角度采集影像，地物的位置和姿态信息需要借助航测系统来获取；获取得到的位置和姿态信息与无人机倾斜摄影获取的影像需要一一对应，在采集数据时，保证影像的航向重叠和旁向重叠度必须超过66%。由于地表建筑和复杂地形的限制，使用飞行高度较低的航测系统搭载多角度传感器可以很好地突破这一限制，而且能更快速地获取更高质量的地面多角度影像。密集点云是构建不规则三角网的基础，其主要是由多视影像的同名点坐标密集匹配处理得到的。最后，将影像的POS数据和地面使用GPS-RTK技术采集到的控制点数据结合，使用ContextCapture软件实现三维重建。

2.2作业流程

传统正射只能获取被测物体正上方的影像，对于侧面纹理无法精准获得，为了解决这一问题，采用无人机倾斜摄影测量的五镜头获取技术，获取更符合人眼视觉真实感观的成果。1）测量区域建筑物的高度需要先被获取，以便确定建筑的最高点和最低点，然后用来设计无人机飞行的高度，更利于实验的顺利进行。同时获取无人机参数，使用获取的信息设计飞行计划。2）根据测区的情况，布设像控点，使用GPS-RTK技术进行采集，需要注意的是，只有测量结果的坐标系与RTK的坐标系一致时，才能得到准确的结果。3）通过无人机外业获取航空影像及其对应的POS数据，检查采集得到的影像数据质量是否合格，并对重叠度不合格和出现变形的区域进行补拍。4）在保证影像数据没有问题后，使用ContextCapture软件对数据进行处理，即对航空影像进行空三加密。5）倾斜摄影采集到的多视影像可以使用软件通过密集匹配自动寻找连接点，通过连接点构造不规则三角网，实现三维重建即在完成三维纹理映射的不规则三角网形成的白模上赋予纹理。6）对模型进行优化，修复模型空洞和变形的地方，并分析模型精度。

3实景三维模型构建

实景三维模型的构建对于一座城市的建设起着越来越重要的作用。基于三维模型在智慧城市建设中所处的重要地位，大规模产业化的发展使得这项技术朝着低成本、高精度和高效率的趋势发展。

实景三维模型构建主要分为数据整理准备、内业处理软件选择、实验数据筛选、定义模型坐标系、水面破洞修复、模型修饰、数据导出等步骤。

3.1实验数据筛选

需要对采集得到的影像数据进行筛选，对于出现影像不清晰、影像数量不充足、照片较暗等问题的区域，需要及时进行补飞；部分影像若出现光线强度不足、色彩亮度不足等可以通过软件处理的问题，应及时进行匀光匀色处理。

3.2ContextCapture三维建模

在筛选实验数据之后，利用ContextCapture软件进行三维建模。首先，要注意软件只识别英文字符，需要在新建工程时对文件名和储存路径都使用英文进行命名；其次，导入采集并完善后的照片数据，传感器尺寸和焦距大小需要根据前期获取的无人机参数进行设置，软件会自动识别并检查影像文件是否完整；最后，在软件界面将空中三角测量结果进行提交。ContextCapture自动建模系统空三加密的方法采用的是光束法区域网平差。在ContextCapture建模系统中，通过人工确定一定数量的控制点，即将使用RTK技术采集得到的像控点坐标导入软件中并对其进行刺点操作，软件会自动进行空中三角加密。在完成了空三加密之后，就可以利用获取到的高精度三维点云来构造出一个不规则的三角网。在建立了不规则三角网后，可以得到白模，纹理映射则是在白模的基础上进行表面纹理赋予，也就是通过三维模型获得二维空间点的相应颜色，从而获得与真实色彩视觉一致的三维模型。

3.3实景三维模型修复

不规则三角网的大小和密集程度与航片重叠度和采集区域地物的复杂程度有关，地物纹理越复杂，模型纹理越清晰，所以当地物纹理较少时，即使满足航片重叠度，重建得到的模型也会出现空洞或者变形的情况。因此，模型附近存在大面积水域，在模型重建过程中便出现了大面积的水面变形。针对此类问题，ContextCapture提供了一个约束工具，在模型重建结束后再对模型变形或出现空洞的地方进行修复。首先，用Acute3DViewer将重建完成的3mx格式的模型打开，使用测量工具测量水面的高度[8-9]；其次，使用LSV绘制一个范围，选定相应的坐标系统，并统一给定测量得到的水面高度，修改结束后以kml格式输出；最后，在ContextCapture软件中的ReconstructionConstraints对应位置中将输出的kml文件导入，点击提交更新。

4测绘质量控制手段

为例确测绘工作的准确性与完整性，相关人员需要注重测绘工作的质量控制，选择科学合理的质量控制手段，为测绘工作的开展提供有力的支持。（1）测绘工作开始之前，需要对测量的时间段进行合理的选择。如，通常情况下，测绘工作都会选择晴朗的天气条件，天空最好没有云。还需要对测量区域能见度、无人机的飞行高度等进行方案的制定，并结合当时的实际情况对合理设置曝光参数。（2）工作人员需要确保无人机能够对拍摄队形进行准确的辨识，且能够清晰绘制地面对象的轮廓，同时，还需要保障摄影图像的颜色效果与地面实物具有一致性，从而对地面对象进行准确的反映。（3）在无人机完成飞行拍摄工作之后，工作人员需要处理测量过程中获得是数据信息，对质量不合格的航向进行鉴定与筛选，一旦发现有质量不合格的航向，就需要及时的进行调整并重新进行开展拍摄任务。

结束语

综上所述，倾斜摄影测量技术是以传统测量技术为基础依据进行的优化创新。该技术可以有效将拍摄测量中所获得的数据信息进行处理后够坚持直观的、可视的三维模型，让相关工作人员在对不动产测绘的结果进行分析时更加精确。因此，在不动产测绘工作开展中，相关工作人员需要积极运用倾斜摄影测量技术，制定科学适宜的测量方案，让测量的结果更加准确、工作的质量更加高效，给不动产的测绘工作提供有力的支持。

参考文献：

[1]刘浩.不动产测绘中倾斜摄影测量技术的应用[J].中国高新区,2019(22):37.

[2]喜文飞,李国柱,赵子龙,等.倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的应用研究[J].城市勘测,2019(1):70-74.

[3]高勇良.倾斜摄影测量技术在不动产测绘中的应用[J].地产,2019(9):47-48.