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摘要：倾斜摄影测量技术可以在获取地正摄影的同时获得真实的侧面纹理信息，为城市现实三维模型的建立提供了一种新的方法。
关键词：人机倾斜摄影;实景三维建模;精度评价
虽然倾斜摄影测量技术的发展只有短短几年，但我国已有许多学者研究该技术，并开发了自己的倾斜摄影测量平台，其快速发展使得目前城市3D建模的高成本可以大大降低，为数字城市建设和地形复杂地质灾害监测应用提供了新的解决方案。由于无人机及其携带的光传感器高度较低，图像分辨率高，色彩真实，可以大大提高所建模型的纹理质量。
1无人机倾斜摄影
1.1无人机飞行平台
无人驾驶飞行器是一种由无线电控制设备和计算机编程独立操作的无人驾驶飞行器，具有自动驾驶和导航辅助能力。在测绘专业，无人驾驶飞行器一般分为固定翼无人驾驶飞行器和多旋翼无人驾驶飞行器。固定翼无人驾驶飞行器具有飞行速度快、电池续航时间长等优点，可长时间在地面高空连续进行大规模作业。由于固定翼无人驾驶飞行器对起降位置和飞行技能要求很高，多旋翼无人驾驶飞行器常用于固定悬停和垂直起降，因为多旋翼无人驾驶飞行器对着陆目标的要求不高，常用于专业和其他城市倾斜摄影。
1.2倾斜摄影技术
倾斜摄影技术突破以往只能从垂直角度拍摄图像的表面极限，安装在无人驾驶飞行器的飞行平台上，可以从5个角度垂直拍摄和倾斜拍摄，不仅可以获得地表的垂直图像，还可以获得物体倾斜图像以及表面纹理的信息，最后通过施工模型。倾斜摄影技术的普及可以大大减少目前现实生活中3D建模昂贵的问题，采用倾斜摄影技术改造真实的3D模型，不仅可以降低物体的材料和颜色的自然质量，直观地展示建筑的地形特征和细节，还可以获得准确的地理信息，使倾斜摄影技术在很多项目领域得到了很好的应用。
2倾斜摄影测量的原理
传统的摄影测量是利用飞机在空中通过空中测量仪垂直向下采集图像数据，然后制作数字正交图像、数字线图、数字高程模型等，但它收集的数据只是建筑物顶部的信息，没有侧面信息。倾斜摄影测量技术增加了垂直向下倾斜角度的图像采集，使捕获的场景没有顶部信息，没有侧面信息，然后使用专门的3D建模软件生成3D现实模型。无人机技术的发展使数据采集方法更加方便，带动了倾斜摄影测量的发展，目前主流倾斜摄影采集方法主要有三种，一是使用大疆精灵4RTK版等单镜头无人机，以不同角度在同一区域多次飞行;二是使用两个镜头进行摆动或旋转，在采集区域飞行以收集数据，三是使用配备五个镜头的无人机，采集一个飞行区域收集五个数据，并根据具体情况进行选择。
3无人机倾斜摄影测量技术介绍
无人机倾斜摄影测量主要是通过无人机遥感技术与倾斜摄影测量两种技术来实现。
3.1無人机遥感技术
即通过无线电控制配备无人机拍摄设备，根据预定任务路线导航拍摄测量目标，快速、大量获取目标物体的表面数据信息，同时将数据信息传输到地面设备进行分析处理、建模，在现代测量应用领域具有非常明显的优势。
3.2倾斜摄影测量技术
倾斜摄影测量技术利用飞行设备配备的多镜头高清摄像机，从垂直、前、后、左、右各点图像测量区域，生成一个三维现实模型，可直观地描述和研究平面位置、形状状态、外立面、侧面、横截面、地形波动等，大大提高了传统摄影测量的丰富性：使这项技术的应用更加广泛。
4在实际工程中的应用
4.1项目概况
该项目的测量区是平原地区的乡镇地籍测量区，测量面积约5.75km2，测量区地形高度差约8m，人口密集，建筑密度大，建筑高度变化大，达48m，，传统测绘技术不能满足任务要求，因此采用无人机倾斜光测绘技术，目标1：500为房地产测绘业务。
4.2制定方案
4.2.1设备准备工作
试飞的实用设备是大疆M600pro型无人机，配备睿铂DG4pros五镜头倾斜摄像头，镜头像素为3000万像素。为确保飞行安全，应保留飞行高度，飞行高度设定为90米，为改善建筑物重叠，飞行位置和侧重叠分别设定为85%和80%。
4.2.2像控测量工作
本次操作将在试验区内放置125个类控制点，如焦点间距为250m。实际作业中只使用75个像控点，其余类手柄作为检查点。像控点的布置应注意以下几点：a.基于区域网络，先在区域内设置显示控制点，然后在区域周围，然后在区域内，类控制点都设置在平坦的高点上;控制点应均匀分布，类控制点的数量要均匀，这样才能保证所有的控制点都设置在平坦的高点上;控制点的分布要均匀，相似控制点的数量要注意：a.在区域网络的基础上，先在区域内设置显示控制点，然后在区域周围，像控制点都设置在平坦的高点上;控制点要均匀分布，相似控制点的数量要均匀。就像控制点的布局要根据线路规划和村情一样，每个村都要像控制点一样均匀布置不少于5个。
4.3倾斜影像采集
作业前要了解天气情况分析，避免降水和刮风天气，选择合适的时间对设备进行检查，按照航技作业的预设路线，尽可能确保在相同气象条件下完成航拍任务。
4.4影像处理
通过检查和处理航空图像的格式转换、像素质量、颜色平衡、方向和侧面重叠，然后将数据导入 Photocan 软件，捕获的图像可以自动清空三处理、密集点云生成、纹理模型自动映射，从而生成具有图像纹理的三维模型，最后使用 EPS 软件进行 3D 模型线图采集。
4.5精度分析
为了测试无人机倾斜摄影测量技术生成的三维模型的准确性，在测量区域中选择了 10 个检查点，通过 RTK 技术在测量区域中测量了这些点（真实值）的坐标，然后在模型上读取了这些点的坐标（计算值），得出了两者的差异，表1显示的统计结果，导致三维模型的准确性。通过分析上述3D模型的统计表，可以获得3D模型的精度、0.07米的中误差、0.362米的最大高程误差、0.09米的中度误差、符合测绘规范要求的精度误差，测量操作有效。
5结语
综上所述，在数字地球、建筑景观设计、智能社区不断发展的背景下，人们逐渐认识到构建具有真实质感的数字城市三维模型的市场价值，基于无人机倾斜摄影的三维模型具有低成本、高分辨率、低风险、高误差等优良特点。因此，为了保证无人机倾斜摄影三维模型的实际价值充分实现，相关人员可以研究无人机倾斜摄影的三维建模方法。
参考：
[1]陈理想.无人机倾斜摄影实景三维建模及质量评价[J].测绘与空间地理信息，2019，42（1）：159-162
[2]孙杰，谢文寒，白瑞杰.无人机倾斜摄影技术研究与应用[J].测绘科学，2019，44（6）：145-150.[8]
[3]何雁如，徐敬海，秦骏.集群技术下的实景三维建模[J].测绘通报，2019（4）：119-124
中铁城市规划设计研究院有限公司 241000
关键词：人机倾斜摄影;实景三维建模;精度评价
虽然倾斜摄影测量技术的发展只有短短几年，但我国已有许多学者研究该技术，并开发了自己的倾斜摄影测量平台，其快速发展使得目前城市3D建模的高成本可以大大降低，为数字城市建设和地形复杂地质灾害监测应用提供了新的解决方案。由于无人机及其携带的光传感器高度较低，图像分辨率高，色彩真实，可以大大提高所建模型的纹理质量。
1无人机倾斜摄影
1.1无人机飞行平台
无人驾驶飞行器是一种由无线电控制设备和计算机编程独立操作的无人驾驶飞行器，具有自动驾驶和导航辅助能力。在测绘专业，无人驾驶飞行器一般分为固定翼无人驾驶飞行器和多旋翼无人驾驶飞行器。固定翼无人驾驶飞行器具有飞行速度快、电池续航时间长等优点，可长时间在地面高空连续进行大规模作业。由于固定翼无人驾驶飞行器对起降位置和飞行技能要求很高，多旋翼无人驾驶飞行器常用于固定悬停和垂直起降，因为多旋翼无人驾驶飞行器对着陆目标的要求不高，常用于专业和其他城市倾斜摄影。
1.2倾斜摄影技术
倾斜摄影技术突破以往只能从垂直角度拍摄图像的表面极限，安装在无人驾驶飞行器的飞行平台上，可以从5个角度垂直拍摄和倾斜拍摄，不仅可以获得地表的垂直图像，还可以获得物体倾斜图像以及表面纹理的信息，最后通过施工模型。倾斜摄影技术的普及可以大大减少目前现实生活中3D建模昂贵的问题，采用倾斜摄影技术改造真实的3D模型，不仅可以降低物体的材料和颜色的自然质量，直观地展示建筑的地形特征和细节，还可以获得准确的地理信息，使倾斜摄影技术在很多项目领域得到了很好的应用。
2倾斜摄影测量的原理
传统的摄影测量是利用飞机在空中通过空中测量仪垂直向下采集图像数据，然后制作数字正交图像、数字线图、数字高程模型等，但它收集的数据只是建筑物顶部的信息，没有侧面信息。倾斜摄影测量技术增加了垂直向下倾斜角度的图像采集，使捕获的场景没有顶部信息，没有侧面信息，然后使用专门的3D建模软件生成3D现实模型。无人机技术的发展使数据采集方法更加方便，带动了倾斜摄影测量的发展，目前主流倾斜摄影采集方法主要有三种，一是使用大疆精灵4RTK版等单镜头无人机，以不同角度在同一区域多次飞行;二是使用两个镜头进行摆动或旋转，在采集区域飞行以收集数据，三是使用配备五个镜头的无人机，采集一个飞行区域收集五个数据，并根据具体情况进行选择。
3无人机倾斜摄影测量技术介绍
无人机倾斜摄影测量主要是通过无人机遥感技术与倾斜摄影测量两种技术来实现。
3.1無人机遥感技术
即通过无线电控制配备无人机拍摄设备，根据预定任务路线导航拍摄测量目标，快速、大量获取目标物体的表面数据信息，同时将数据信息传输到地面设备进行分析处理、建模，在现代测量应用领域具有非常明显的优势。
3.2倾斜摄影测量技术
倾斜摄影测量技术利用飞行设备配备的多镜头高清摄像机，从垂直、前、后、左、右各点图像测量区域，生成一个三维现实模型，可直观地描述和研究平面位置、形状状态、外立面、侧面、横截面、地形波动等，大大提高了传统摄影测量的丰富性：使这项技术的应用更加广泛。
4在实际工程中的应用
4.1项目概况
该项目的测量区是平原地区的乡镇地籍测量区，测量面积约5.75km2，测量区地形高度差约8m，人口密集，建筑密度大，建筑高度变化大，达48m，，传统测绘技术不能满足任务要求，因此采用无人机倾斜光测绘技术，目标1：500为房地产测绘业务。
4.2制定方案
4.2.1设备准备工作
试飞的实用设备是大疆M600pro型无人机，配备睿铂DG4pros五镜头倾斜摄像头，镜头像素为3000万像素。为确保飞行安全，应保留飞行高度，飞行高度设定为90米，为改善建筑物重叠，飞行位置和侧重叠分别设定为85%和80%。
4.2.2像控测量工作
本次操作将在试验区内放置125个类控制点，如焦点间距为250m。实际作业中只使用75个像控点，其余类手柄作为检查点。像控点的布置应注意以下几点：a.基于区域网络，先在区域内设置显示控制点，然后在区域周围，然后在区域内，类控制点都设置在平坦的高点上;控制点应均匀分布，类控制点的数量要均匀，这样才能保证所有的控制点都设置在平坦的高点上;控制点的分布要均匀，相似控制点的数量要注意：a.在区域网络的基础上，先在区域内设置显示控制点，然后在区域周围，像控制点都设置在平坦的高点上;控制点要均匀分布，相似控制点的数量要均匀。就像控制点的布局要根据线路规划和村情一样，每个村都要像控制点一样均匀布置不少于5个。
4.3倾斜影像采集
作业前要了解天气情况分析，避免降水和刮风天气，选择合适的时间对设备进行检查，按照航技作业的预设路线，尽可能确保在相同气象条件下完成航拍任务。
4.4影像处理
通过检查和处理航空图像的格式转换、像素质量、颜色平衡、方向和侧面重叠，然后将数据导入 Photocan 软件，捕获的图像可以自动清空三处理、密集点云生成、纹理模型自动映射，从而生成具有图像纹理的三维模型，最后使用 EPS 软件进行 3D 模型线图采集。
4.5精度分析
为了测试无人机倾斜摄影测量技术生成的三维模型的准确性，在测量区域中选择了 10 个检查点，通过 RTK 技术在测量区域中测量了这些点（真实值）的坐标，然后在模型上读取了这些点的坐标（计算值），得出了两者的差异，表1显示的统计结果，导致三维模型的准确性。通过分析上述3D模型的统计表，可以获得3D模型的精度、0.07米的中误差、0.362米的最大高程误差、0.09米的中度误差、符合测绘规范要求的精度误差，测量操作有效。
5结语
综上所述，在数字地球、建筑景观设计、智能社区不断发展的背景下，人们逐渐认识到构建具有真实质感的数字城市三维模型的市场价值，基于无人机倾斜摄影的三维模型具有低成本、高分辨率、低风险、高误差等优良特点。因此，为了保证无人机倾斜摄影三维模型的实际价值充分实现，相关人员可以研究无人机倾斜摄影的三维建模方法。
参考：
[1]陈理想.无人机倾斜摄影实景三维建模及质量评价[J].测绘与空间地理信息，2019，42（1）：159-162
[2]孙杰，谢文寒，白瑞杰.无人机倾斜摄影技术研究与应用[J].测绘科学，2019，44（6）：145-150.[8]
[3]何雁如，徐敬海，秦骏.集群技术下的实景三维建模[J].测绘通报，2019（4）：119-124
中铁城市规划设计研究院有限公司 241000