无人机实景三维测绘技术及应用

无人机实景三维测绘技术及应用

徐江鹏

江苏省地质工程有限公司   江苏省南京市   21000

摘要：随着科技的不断发展，无人机技术在各个领域得到了广泛的应用。其中，无人机实景三维测绘技术是一项重要的技术手段，它可以实现对地面物体的空间位置和形态进行精确测量和重建。该技术不仅可以用于建筑工程、地质勘探、环境监测等方面，还可以用于军事侦察、灾害救援等重要任务中。因此，无人机实景三维测绘技术具有非常重要的研究价值和社会意义。本文重点研究无人机实景三维测绘技术及应用，为实际生产提供更为可靠的技术保障。

关键词：无人机；实景；三维测绘技术；应用

前言：实景三维测量是一项重要的技术手段，它可以实现对目标物体的空间位置和形态进行精确测量和重建。因此，无人机实景三维测绘技术的应用具有广泛的意义。无人机可以实现对地面物体进行实时监测和数据采集，具有较高的精度和效率。同时，无人机还可以通过遥感技术获取高分辨率图像和地形图，为工程设计提供可靠的数据支持。

一、无人机实景三维测绘技术分析

（一）无人机飞行原理

   随着无人机技术的创新和改进，无人机实景测绘作业演变为了十分重要的一种形式，自身有着各种各样的远程影像功能，比如激光扫描仪、轻型光学相机等。在无人机飞行过程中，需要考虑多种因素对飞行的影响。其中最基本的因素是风力和重力作用。当无人机飞越地面时，它会受到空气的阻力和重力的作用，这些因素会影响到无人机的速度和方向。因此，为了保证无人机的准确性和稳定性，必须进行精确的计算和控制。首先，无人机通常由机身、机翼、发动机、电子设备等多种部件组成[1]。其中，机身是最重要的组成部分之一，其形状和尺寸直接影响着无人机的性能和操控性。此外，引擎也是无人机的重要部分，它的功率和效率决定了无人机的最大速度和最大航程。其次，要关注无人机的姿态控制问题。无人机的姿态是指其在空中的位置和运动状态。在实际操作中，无人机的姿态往往受到多个因素的影响，如风力、重力、机械摩擦等等。因此，对于无人机的姿态控制来说，需要采用先进的算法和传感器来实现精准的控制。最后，还需要考虑到无人机的导航能力。无人机的导航主要依靠GPS定位系统和惯性导航系统两种方式。其中，GPS定位系统是一种基于卫星信号的定位方法，具有高精度和广覆盖范围；而惯性导航系统则是一种利用陀螺仪和其他传感器测量旋转角的方法，可以提供相对稳定的位置参考值。无人机飞行原理是一个复杂的过程，涉及到多方面的知识和技能。只有深入掌握了无人机的基础理论和关键技术，才能够顺利完成无人机的测绘工作。

（二）倾斜摄影测绘技术

在无人机实景三维测绘中，倾斜摄影测量是一项重要的技术。倾斜摄影是一种通过拍摄角度不同来获取影像的特殊方式，可以获得更加精确和详细的信息。相对于水平摄影而言，倾斜摄影能够更好地捕捉到地面表面的细节，从而提高测绘精度。同时，倾斜摄影还可以减少对地形地貌的影响，避免受到地形起伏等因素的影响而导致误差增加的情况发生。因此，倾斜摄影已成为无人机实景三维测绘中的重要组成部分之一。目前，倾斜摄影测量的技术已经得到了广泛的应用和发展。传统的倾斜摄影方法主要是利用三角仪进行测量，但是这种方法存在着很多问题，如需要多次测量才能得到准确结果，且操作难度较大。为了解决这些问题，近年来出现了一些新的倾斜摄影测量方法。例如，基于激光雷达的倾斜摄影测量法可以通过激光雷达采集数据，并结合计算机视觉算法实现图像处理和计算，以达到更高的测量精度和效率。此外，还有一些基于深度学习的方法也被广泛地运用于倾斜摄影测量领域，比如使用卷积神经网络或循环神经网络进行图像识别和分类，以此来提取出所需要的数据点。总之，倾斜摄影测量技术已经成为了无人机实景三维测绘的重要手段之一，其应用范围也越来越广。在未来的发展过程中，相信随着科技不断进步，倾斜摄影测量技术将会有更多的创新和发展空间。

二、无人机实景三维测绘技术在城市实景应用分析

（一）无人机航高设置

为了确保采集到的数据质量和准确性，在无人机航高设置方面进行了详细的研究和测试。首先，需要确定无人机飞行高度。一般来说，无人机的高度应该与建筑物的高度相匹配，这样可以保证拍摄出来的图像清晰度较高且不会出现遮挡的情况。同时，考虑到无人机的稳定性以及安全问题，建议选择一个相对稳定的高度，以避免意外事故发生[2]。其次，还需要考虑无人机的速度。由于无人机的飞行速度相对较快，因此如果速度过快的话会导致影像失真或者无法得到足够的细节信息。相反地，如果速度太慢的话则会影响到整个任务的时间效率。因此，通过多次试验得出了一个合适的速度范围，并以此作为无人机航高设置的标准参数。最后，还对无人机航向进行了调整。无人机航向的选择直接影响到成像效果和精度。通常情况下，可以采用直升机或固定翼无人机进行航向调整，以便于获得更好的视角和更精确的信息。此外，还可以使用一些特殊的软件来辅助航向调整，无人机航高设置是实现无人机倾斜摄影技术的关键因素之一。只有经过充分的研究和测试，才能够制定出一套合理的航高设置方案，从而提高采集到的数据的质量和准确性。

（二）空三匹配

在实际的实景三维建模中，无人机倾斜摄影技术的应用是一个关键环节。其中，空三匹配是一项非常重要的技术手段。空三匹配是指将采集到的多幅不同视角的照片进行拼接和校准的过程。通过对照片进行空间定位和旋转计算，可以得到一张完整的3D模型图。空三匹配需要考虑多个因素，如相机位置与角度、光源强度、曝光时间等等。这些因素会影响到图像的质量和精度。因此，在空三匹配过程中，需要采用专业的软件工具来辅助处理和分析。由于无人机拍摄时的高度可能存在一定的变化，这会导致地面表面的形状发生变化，从而影响了图像的准确性。为了解决这个问题，可以在飞行前进行地形测量，并利用地形数据进行预估和校准。同时，还可以使用高分辨率地图或卫星影像资料进行参考，进一步提高图像质量和精度。总之，空三匹配是实现无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中的一个重要步骤。只有经过精心的设计和操作，才能够获得高质量的三维模型图，为后续的城市规划和发展提供有力的支持。

（三）城市实景三维建模

随着科技的不断发展，无人机技术的应用也越来越多。其中，无人机倾斜摄影技术被广泛运用于城市实景三维建模中。通过对城市建筑物和地形进行拍摄，可以获得大量的高精度数据，进而实现对城市空间的全面覆盖。同时，由于无人机具有灵活性和低成本的优势，因此其在实际应用中得到了广泛认可。在城市实景三维建模过程中，无人机倾斜摄影技术能够为模型提供重要的参考依据。首先，无人机可以通过多次飞行，获取不同角度的图像资料，从而建立完整的三维模型。其次，无人机的高度和航向控制非常精确，可以在一定程度上避免了采集误差的影响。此外，无人机还可以实时监测环境变化，及时调整采集方案，以保证模型的质量和准确性。除了城市实景三维建模外，无人机倾斜摄影技术还可以用于其他领域。例如，在地质勘探、农业种植等方面都有着广泛的应用前景。在未来的发展中，无人机倾斜摄影技术将会得到更加深入的研究和发展，为人类社会的建设做出更大的贡献[3]。

三、结语

综上所述，无人机作为一种新型的测量工具，具有高精度、快速响应和低成本的优势，因此被广泛用于各种领域中。其中，无人机实景三维测绘技术是其核心技术之一，它可以实现对地面物体进行全方位立体化的观测与测量，从而提高测量效率和准确性。目前，无人机实景三维测绘技术已经得到了广泛的应用和发展。总之，在未来的发展过程中需要不断地完善和优化无人机实景三维测绘技术，以更好地满足不同场景的需求。

参考文献：

[1]连蓉，丁忆，胡艳等.旋翼无人机倾斜摄影实景三维建模技术研究[J].地理空间信息，2022，16（7）：54-57.

[2]于丽丽.基于无人机倾斜摄影测量技术的城市三维实景建模研究[J].测绘与空间地理信息，2022，44（5）：86-88.

[3]杨帆.无人机倾斜摄影在森林景区实景三维模型构建及分析[J].林业资源管理，2022（4）：120-124.