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談無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用論文
【摘要】無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)關(guān)系著城市三維建模的質(zhì)量與水平。基于此，論文對無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在城市三維建模及三維數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用展開研究。
【關(guān)鍵詞】無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)；城市三維建模；三維數(shù)據(jù)更新
1引言
近年來，我國科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，為我國智能化的發(fā)展做出了較大貢獻(xiàn)。作為促進(jìn)我國地理信息測量智能化的重要技術(shù)，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在城市三維建模方面的應(yīng)用不僅可以提升地物反映的真實(shí)程度，而且對我國三維城市模型的智能化建設(shè)也具有重要影響。
2項(xiàng)目概況
隨著武漢市城市建設(shè)步伐的加快，城市地理空間智能化信息的數(shù)據(jù)收集與整合對治安防范工作的實(shí)施具有極大程度的輔助作用，并且推動了二維空間數(shù)據(jù)向三維空間的過渡�，F(xiàn)階段，武漢市實(shí)施的智能三維建模項(xiàng)目應(yīng)用了無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)[1]。武漢市的智能三維建模實(shí)施主要是更新前期已有的三維數(shù)據(jù)，并建立武漢市發(fā)展過程中新增市區(qū)的三維模型，新增的城區(qū)占地面積約為8km2，主要位于武漢市火車站和其他主干線路，火車站的占地面積約為51241m2[2]。
3無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)
3.1無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)簡述
無人機(jī)技術(shù)是指將無線電遙控技術(shù)和智能化的自動控制程序與無人飛機(jī)或智能飛行器相結(jié)合的技術(shù)。該種技術(shù)主要使用的機(jī)種包括固定翼、多旋翼、飛艇和直升機(jī)[3]。無人機(jī)的應(yīng)用不僅具有快速和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢，而且在具體使用過程中智能化程度較高，更加有利于地理信息的數(shù)據(jù)收集。傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用不僅可以擴(kuò)大拍攝范圍，還顛覆了傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)的應(yīng)用；不僅采用了正攝角度的影像采集方式，還運(yùn)用了多角度的相機(jī)同步技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對地面物體各角度情況的獲取與收集。該種技術(shù)的建模流程為：數(shù)據(jù)采集設(shè)備→指定飛行方案→傾斜影像采集→影像預(yù)處理→空三加密→成果輸出瀏覽。該種技術(shù)的應(yīng)用對武漢市市區(qū)三維模型的建立具有積極的輔助作用，不僅增加了三維模型建立的精準(zhǔn)程度，還大大降低了武漢市三維模型建立的成本。
3.2無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)特點(diǎn)
通過對無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的研究與分析發(fā)現(xiàn)，該種技術(shù)主要有以下幾方面特點(diǎn)：①飛行高度低且拍攝角度多，可以從多方位、多角度對地面的建筑物進(jìn)行數(shù)據(jù)收集；②相鄰影像間航向重疊度和旁向重疊度高，可以在極大程度上豐富拍攝影像的表達(dá)內(nèi)容；③人工干預(yù)需求少，智能化與自動化利用較高；④綜合成本低，其智能化的特色可以在極大程度上降低三維建模所需的時間及人力成本。
4基于無人機(jī)傾斜攝影的三維城市建模優(yōu)化方法
4.1無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)優(yōu)勢
通過對無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的研究與分析發(fā)現(xiàn)，該種技術(shù)的具體實(shí)施主要有以下幾方面優(yōu)勢：①機(jī)動性強(qiáng)、成本低，這種優(yōu)勢不僅可以滿足各種尺度的攝影測量數(shù)據(jù)采集需求，而且可以在極大程度上降低武漢市三維建模所需的資金成本；②能對大范圍場景的傾斜影像進(jìn)行智能化、自動化處理，這不僅可以降低人力資源消耗，還可以提升三維建模的精準(zhǔn)度；③能對高分辨率的影像進(jìn)行智能化的自動貼圖，進(jìn)而提高三維模型的生產(chǎn)效率。
4.2建模出現(xiàn)問題的原因
雖然三維攝影技術(shù)具有多種優(yōu)勢，但在運(yùn)行過程中依然會受到具體設(shè)備、大氣環(huán)境以及程序算法等方面的影響，導(dǎo)致實(shí)際模型建設(shè)時出現(xiàn)視覺誤差和應(yīng)用障礙等問題。經(jīng)過具體分析與研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段無人機(jī)三維拍攝技術(shù)在應(yīng)用過程中出現(xiàn)上述問題的具體原因有以下幾點(diǎn)：①機(jī)器設(shè)備的姿態(tài)變化導(dǎo)致無人機(jī)拍攝出現(xiàn)重疊度方面的問題；②大氣環(huán)境的變化影響三維攝影技術(shù)的具體應(yīng)用；③不同時段的光照導(dǎo)致模型建立過程中出現(xiàn)紋理不均勻和破洞等問題；④設(shè)備的影像分辨率不足造成影像模糊或模型建立不清晰等問題。
4.3建模的具體優(yōu)化方法
針對上述建模過程中三維攝影技術(shù)使用時出現(xiàn)的問題，可以從以下幾方面進(jìn)行建模優(yōu)化：①通過分析三維城市模型建設(shè)現(xiàn)狀和模型成果的缺陷，提出實(shí)施幾何修復(fù)的優(yōu)化方法，在具體的優(yōu)化研究中，應(yīng)及時修補(bǔ)拍攝破洞，抹平并還原凸包部分；②針對三維城市模型的建設(shè)問題，提出實(shí)施細(xì)部整飾的優(yōu)化方法，該種方法主要是對重要地面標(biāo)志物的三維模型進(jìn)行整體的修飾或替換，修復(fù)并調(diào)整不均勻的紋理；③針對現(xiàn)階段的技術(shù)實(shí)施問題開發(fā)模型輔助編輯系統(tǒng)，利用該種編輯系統(tǒng)對三維模型進(jìn)行初始化重建，進(jìn)而提高三維拍攝技術(shù)的使用質(zhì)量，并且提升幾何修復(fù)和紋理修補(bǔ)工作的效果，具體優(yōu)化效果如圖1所示。
4.4建模后的具體優(yōu)化實(shí)踐
在武漢市智能三維建模項(xiàng)目的具體實(shí)施中，主要采用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)對三維模型進(jìn)行具體的建立。在具體應(yīng)用中，采用150m的航高飛行方案進(jìn)行拍攝，拍攝過程中，無人機(jī)搭載3臺相機(jī)對占地面積約為8km2的新增城區(qū)和占地面積約為51241m2的武漢市火車站進(jìn)行具體的拍攝建模。拍攝過程中，應(yīng)靈活應(yīng)用模型與空三成果的內(nèi)在關(guān)系，并在空三糾正影像的建立中對拉伸實(shí)體進(jìn)行白模建模的方式。同時，在建立聯(lián)動初始三維模型時，對其進(jìn)行細(xì)致的補(bǔ)充和修繕，以提高三維模型的建立質(zhì)量。
5結(jié)語
通過對武漢市智能三維建模項(xiàng)目情況的簡單闡述，從無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)和特點(diǎn)2方面對該種技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的研究與分析，并分別從技術(shù)使用優(yōu)勢、建模出現(xiàn)問題的原因、建模的具體優(yōu)化方法以及建模后的具體優(yōu)化實(shí)踐四個方面對課題內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的研究與探討，希望可以為無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的具體應(yīng)用研究提供幾點(diǎn)可行性建議，并對城市三維建模及三維數(shù)據(jù)更新的智能化發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn)
[1]褚杰,盛一楠.無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在城市三維建模及三維數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用[J].測繪通報,2017(S1):130-135.
[2]馮茂平,楊正銀,張秦罡.基于小型多鏡頭航攝儀的無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在實(shí)景三維建模中的應(yīng)用[J].測繪通報,2017(S1):5-7.
[3]黃敏兒,南勝,周興華,等.點(diǎn)面結(jié)合的無人機(jī)傾斜攝影解決方案在應(yīng)急測繪保障中的應(yīng)用[J].城市勘測,2017,21(2):89-92.
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