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浅谈无人机倾斜摄影测量技术及其应用

发布时间:2018-05-25 01:08:00 文章来源:未来智讯    
    关键词:无人机;倾斜摄影测量;技术;
    1.引言
    21世纪的现代社会,无论人们的日常生活,还是各行各业的发展,都受到了科技发展的深刻影响,产生了重大而深远的变化,其中倾斜摄影测量就是随着科技发展而产生的一项重要科技。它是通过同一飞行平台搭载多台传感器同步采集影像,获取真实的地物信息而被广泛应用在经济建设的多个领域中,充分发挥了它的优势。随着倾斜摄影测量的发展,在航摄效率、清晰度、分辨率等方面有了更高的要求,促进了倾斜摄影测量的革新并向无人机倾斜摄影测量转变。无人机倾斜摄影测量的出现,极大地扩展了摄影测量的应用。
    2.无人机倾斜摄影概述
    2.1 无人机倾斜摄影的概念
    倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术,它颠覆了以往正射影象只能从垂直角度拍摄的局限,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像,将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。
    2.2 倾斜摄影测量与传统摄影测量的区别
    倾斜摄影测量是通过获取研究区域各摄站点含垂直、前视、后视、左视、右视5个方向的影像,生成三维实景模型来研究被摄区域地物的平面位置、大小、性质、形状、侧面、立面、纵横断面、地形起伏及场景模拟等特征的高新技术方法。而传统的摄影测量主要是通过获取研究区域各摄站点的中心投影影像生成正射影像来研究被摄地物的平面位置、大小、形状和性质。传统的摄影测量主要用于生产正射影像、测制各种比例尺地形图;而倾斜摄影测量除了可以生产正射影像、测制各种比例尺地形图,还能生产三维实景模型,测量地物的侧立面和纵横断面,进行三维场景模拟等,360°无死角地对地物进行研究,极大地扩展了摄影测量的应用。
    3.无人机倾斜摄影测量技术
    3.1 无人机倾斜摄影测量技术的特点
    无人机倾斜摄影测量技术有着突出的特点,其生产的三维实景模型数据,真实地记录了摄影瞬间研究区域地表任意角度的影像信息和三维坐标信息,有着不可替代优势。
    1)具有高效、高分辨率、高精度、高性价比获取影像的特点,可快速搭建城市高精度二、三维地理信息框架;
    2)能更加真实地反映研究区域地形地物及其周边环境的实际情况,很好地弥补了正射影像的不足;
    3)三维实景模型具有很好的可量测性,极大地扩展了摄影测量的应用;
    4)侧面纹理的可采集性,有效地降低了城市三维建模成本;
    5)相对于基于正射影像三维GIS的三维数据,倾斜三维实景模型数据量较小,更易于网络发布和共享。
    3.2 无人机倾斜摄影测量数据处理关键技术
    无人机倾斜摄影测量获取的多视影像数据,不仅包括垂直摄影数据,还包括4个方向的倾斜摄影数据。进行无人机倾斜摄影测量数据的处理,需要能很好地处理倾斜摄影数据,而传统的空中三角测量软件又无法很好地处理倾斜摄影数据,因此,无人机倾斜摄影测量数据处理需要解决 4 大关键技术:多视影像的联合平差、多视影像的密集匹配、数字表面模型(DSM)生成和真正射影像(TDOM)纠正。
    4.无人机倾斜摄影测量技术的应用
    无人机倾斜摄影测量及其生产的三维实景模型所具有的独特优势,决定了这项技术具有广泛的应用前景。
    1)利用其生产的城市三维实景模型,可建立虚拟景区和虚拟城市景观,实现大范围的三维景观展示和虚拟漫游,使人通过网络终端就能对景区或城市进行网上旅游,并有身临其境的感觉。
    2)目前,我国智慧城市建设方兴未艾,而智慧城市建设所需的三维建模质量要求高且数量庞大,传统的三维建模技术已明显不能满足需求。无人机倾斜摄影测量借助无人飞行器为载体,可快速获取城市级倾斜影像,实现城市级高精度三维模型建设,快速搭建相关的二三维地理信息框架,为智慧城市建设发挥无可替代的作用。
    3)电力是我国经济发展的重要保障,为了促进我国电力事业发展,将无人机倾斜摄影测量技术应用在电力规划中,通过无人机倾斜摄影测量,快速建立线路走廊的三维环境,全面准确获取电力线路带状区域地形地物的平面信息、高程信息以及实景状态,通过分析和对比,可选取最适合的方案;还可以利用三维实景模型判断林区分布,让输电工程有效避开林区,更好地实现高压输电线路优化目标。
    4)测绘工作中,无人机倾斜摄影测量可以灵活快速地获取项目区影像,完成项正射影像或地形图的生产、更新,可进行竣工测量等。
    5)还可为城市规划、国土资源、公安、环保等各行各业提供基于三维虚拟现实的高精度三维地理信息服务。
    5.无人机倾斜摄影测量发展展望
    倾斜摄影测量技术无疑将会在我国地理信息产业中扮演更加重要的角色。倾斜影像不仅能够真实地反应地物情况,而且还通过采用先进的定位技术,嵌入精确的地理信息,使用户获得更高级,更为逼真的用户体验,极大地扩展了遥感影像的应用领域。同时,倾斜摄影测量技术使得目前高昂的三维城市建设成本将得以大大降低。而三维城市效果也更为逼真。
    6.结束语
    本文讲述了倾斜摄影测量的特点、基本原理、关键技术以及无人机在倾斜摄影测量中的应用。传统的遥感测量手段采用的正射影像方法只能是在垂直方向对建筑顶部进行模型重建,而对侧面的三维重建一直缺少有效的解决手段。倾斜摄影技术的出现有效地解决了这一难题,倾斜摄影测量将基于立体像对和点特征的传统摄影测量技术推向了基于多视影像和对象特征的实时摄影测量技术。基于倾斜摄影测量的优势可以得出以下结论:
    1)目前对大数据的需求逐渐变大,而倾斜摄影测量所得影像数据可以转化成DLG、D0M与DSM等不同数据格式,并且能对数据进行矢量化等操作,大大增加了其使 用的范围,满足不同的工程需要。
    2)倾斜摄影测量技术具有高效率、高真实性、以及快速获得海量空间数据的特点,但在倾斜摄影测量数据处理过程中对于影像数据的匹配和整体三维模型的表达方面还不成熟。若研究出高精度的影像数据匹配方法以及去除冗余信息增强运行的效率,而不影响建模实体效果,将能大大增强其实用性。
    参考文献:
    [1]杨国东.倾斜摄影测量技术应用及展望[J].测绘与空间地理信息,2016(1):13-15.
    [2]杨慧琴.无人机航测技术在基层测绘工作中的应用分析[J].北京绘,2015(6):138-140.
    作者简介:
    范人文(1998.12-)男,汉族,身份证号:410423199812164312,本科生,河南平顶山,研究方向:地理信息科学
    王成(1995.10-)男,汉族,身份证号:412827199510127013,本科生,河南驻马店,研究方向:地理信息科学
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