無人機傾斜攝影測量技術(shù)的三維建模與精度分析

1、無人機傾斜攝影測量技術(shù)的三維建模與精度分析摘要：傾斜攝影測量技術(shù)是當(dāng)今信息時代的重要產(chǎn)物，由于其精度和效率較高， 被廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域的測量工作中。相較于傳統(tǒng)測量技術(shù)的不同，傾斜攝影測 量主要就是在無人機設(shè)備上安裝數(shù)據(jù)采集攝像頭及探測傳感器，對外形復(fù)雜的目 標(biāo)進行外觀掃描及數(shù)據(jù)信息采集分析。但隨著無人機技術(shù)的發(fā)展與信息技術(shù)的進 步，使得無人機遙感技術(shù)與前傾斜攝影測量技術(shù)可以更完美的結(jié)合并應(yīng)付更復(fù)雜 的情況，使應(yīng)用范圍更大，對復(fù)雜情況的適應(yīng)能力更強，在測量精準度方面提升 效果非常明顯。本文就無人機傾斜攝影測量技術(shù)的三維建模與精度展開探討。關(guān)鍵詞:無人機；傾斜攝影測；實景三維引言傾斜攝影測量技術(shù)是

2、當(dāng)今信息時代的重要產(chǎn)物，由于其精度和效率較高，被 廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域的測量工作中。相對于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，傾斜攝影測量主要 是在飛行器上安裝多個傳感器，以實現(xiàn)不同維度的實物坐標(biāo)信息采集和處理。隨 著科學(xué)技術(shù)的不斷完善，當(dāng)前傾斜攝影測量技術(shù)逐漸朝著無人機的方向發(fā)展，使 其應(yīng)用的范圍更大，對于一些復(fù)雜地區(qū)的測量，可以實現(xiàn)精準度更高的測量，降 低了人工測量的危險性，同時在精準度方面也得到了很大程度的提升。1無人機傾斜攝影測量技術(shù)1.1無人機遙感技術(shù)無人機是通過無線電遙控設(shè)備或自動化程序進行操控的不載人飛行器，包括 多旋翼、固定翼、飛艇、直升機等機種，其具有機動靈活、結(jié)構(gòu)簡單、使用成本 低、快速響應(yīng)等特

3、點。無人機遙感是以無人機作為航空攝影平臺，在快速獲取空 間遙感信息的同時，還能對遙感數(shù)據(jù)進行全自動化的處理、建模和應(yīng)用分析，在 當(dāng)今測繪領(lǐng)域有著無可比擬的應(yīng)用優(yōu)勢。1.2傾斜攝影測量技術(shù)傾斜攝影測量技術(shù)利用裝有多鏡頭高清相機的飛行設(shè)備對測量區(qū)域的各個攝 點從5個方向（垂直、前視、后視、左視、右視）進行影像研究，并生成三維實景 模型，能夠直觀的對拍攝目標(biāo)的平面位置、外形狀態(tài)、立面、側(cè)面、橫斷面、地 形起伏等進行詳細描述及研究，大大提高了傳統(tǒng)攝影測量的豐富性。傾斜攝影測 量的影像數(shù)據(jù)可以比較直觀的呈現(xiàn)測量目標(biāo)的外表實際情況，還能夠與GPS定位 技術(shù)靈活結(jié)合使用，將所測量項目的地理及屬性信息在影像中

4、進行標(biāo)注體現(xiàn)，給 用戶更豐富的使用體驗，使該技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛。2無人機傾斜攝影測量的特點2.1精度較高無人機傾斜攝影測量技術(shù)可以獲取高精度的實物坐標(biāo)信息，并且獲取影像的 分辨率較高，可以更好地為后續(xù)工作提供指導(dǎo)，有效減輕了工作人員的工作壓力。2.2反映地物實際情況并且能對地物進行量測通過無人機傾斜攝影測量技術(shù)進行測量作業(yè)可以得到目標(biāo)外觀的三維數(shù)據(jù)信 息，這些三維數(shù)據(jù)能夠更真實的反映目標(biāo)，與傳統(tǒng)制作的模型相比較真實感更高。2.3真實性高無人機傾斜攝影測量技術(shù)可以更加真實地反映實物周邊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)等相關(guān)信 息，有效彌補了傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)中正射影像所存在的不足之處。2.4效率高、成本低無人機傾斜

5、攝影測量技術(shù)能夠在作業(yè)中快速自動化的進行三維建模，大大縮減工作周期，提高建模效率，有效降低成本。3基于無人機傾斜攝影測量技術(shù)的三維建模方法研究3.1關(guān)鍵技術(shù)通常情況下，利用無人機傾斜攝影測量技術(shù)進行三維城市建模時，需要注意 一點，即在實際的測量中，由于一些不可確定因素的影響，例如，無人機設(shè)備的 性能、大氣環(huán)境以及處理軟件的功能等，會導(dǎo)致實際的模型建立出現(xiàn)一些錯誤， 最終影響后續(xù)工作，主要原因如下：（1）無人機姿態(tài)變化以及飛行線路的影響， 導(dǎo)致影像在重疊度和幾何畸變方面受到影響，出現(xiàn)模型畸形的嚴重問題；（2） 大氣環(huán)境有時存在不可預(yù)測性，例如，大氣噪聲引起三維模型出現(xiàn)飛面和凸包等 問題；（3）光

6、照的影響，由于不同時段的光照強度不同，導(dǎo)致模型的紋理出現(xiàn) 不均勻的問題。以上這些問題都是十分復(fù)雜和多變的，也是當(dāng)下無人機傾斜攝影 測量技術(shù)應(yīng)用中所存在的局限性問題，還需要加大研究力度，有效提高三維建模 的水平和質(zhì)量。3.2傾斜影像米集作業(yè)前了解分析天氣狀況，避開降水大風(fēng)天氣，選擇恰當(dāng)時間檢查好設(shè)備， 按照預(yù)設(shè)航線進行航攝操作，盡量保證航攝任務(wù)在同一氣象條件下完成。3.3傾斜影像處理對采集到的影像進行格式轉(zhuǎn)換、光學(xué)畸變糾正、像片色彩均衡、區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合 平差、傾斜影像匹配，通過處理得到最終的航攝成果，為后續(xù)的數(shù)字產(chǎn)品制作奠 定基礎(chǔ)。3.4三維建模實踐分析結(jié)合傳統(tǒng)建模的優(yōu)點和成熟技術(shù)，對無人機傾斜攝影

7、三維成果模型中需要改 進的地物目標(biāo)或區(qū)域進行二次處理。開發(fā)一套模型輔助編輯系統(tǒng)，導(dǎo)入空三加密 成果和初始化重建三維模型，根據(jù)空三技術(shù)和空三加密成果的特點，利用空三加 密成果，初始模型缺陷明顯的目標(biāo)和區(qū)域進行幾何修復(fù)和紋理修補工作。編輯系 統(tǒng)的核心功能有三維模型同名點搜索、空三影像紋理自動提取、模型交互制作等， 所有功能組織以空三后的影像數(shù)據(jù)為核心，充分利用糾正的傾斜影像和加密點， 進行模型紋理提取和定向建模。在空三后影像上繪制地物目標(biāo)的結(jié)構(gòu)線，通過拉 伸等方法實時制作三維模型實體并自動貼圖，形成場景三維模型。3.5空三精度驗證按照先整體后局部，先控制后碎步的原則，本文采用基于城市CORS系統(tǒng)，

8、 通過部分野外控制點的布設(shè)方案，在整個測區(qū)通過間隔150-200M盡量在地面空 曠無遮擋的道路交叉點、斑馬線或者井蓋布設(shè)控制點。同時為了確保高程精度滿 足需求，在有條件的建筑物房頂均勻少量控制點，確?？刂泣c分布在不同的高程 面上，以使布設(shè)穩(wěn)定、有效地控制網(wǎng)。利用傾斜無人機系統(tǒng)獲取影像數(shù)據(jù)與影像 對應(yīng)的姿態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)合少量外業(yè)控制點，通過整體光束法區(qū)域網(wǎng)平差技術(shù)獲取高精 度的影像定位定向數(shù)據(jù)與加密點的三維坐標(biāo)信息，減少野外工作測量、提高作業(yè) 效率。3.6優(yōu)化方法通過上述分析發(fā)現(xiàn)，基于無人機傾斜攝影測量技術(shù)的城市三維建模存在諸多 的畸變和錯誤問題，這些問題的存在導(dǎo)致實際的測量精度受到影響，不利于后續(xù)

9、規(guī)劃工作的有序進行。為了有效解決這些問題，需要對三維建模方法進行優(yōu)化處 理，關(guān)鍵點包括：（1）幾何修復(fù)。對模型中的破洞問題進行修補，對凸包問題 進行抹平和還原，對飛面問題進行刪除等，以此提高建模質(zhì)量和精度；（2）紋 理修補。對光照影響下三維模型中出現(xiàn)的不均勻紋理問題，需要進行替換和修補， 以確保紋理足夠清晰。結(jié)語與傳統(tǒng)三維建模方法相比，無人機傾斜攝影測量技術(shù)在高清晰度像片自動匹 配建模技術(shù)上，改變了常規(guī)模式帶來的許多弊端，實現(xiàn)了快速、自動并一體化地 構(gòu)建城市三維模型，大大降低了建模的成本，顯著提高了生產(chǎn)效率，應(yīng)用優(yōu)勢明 顯，該方法適合大范圍三維模型的構(gòu)建。通過應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)在樹林或高大建筑物集 中地區(qū)，無人機傾斜攝影容易受到遮擋，這時還需通過常規(guī)技術(shù)手段來補充信息， 所以該技術(shù)方案還需在進行開展的三維城市建模生產(chǎn)項目中不斷改進和完善。參考文獻方忠平.基于無人機傾斜攝影測量技術(shù)的三維建模和精度分析J.工程建設(shè)與設(shè)計，2019(10):247-248.倪爾瑞.無人機傾斜攝影測量三維建模及精度評定】J .智能建筑與 智慧城市，2019