在無人機傾斜攝影測量技術的應用過程中，存在模型分辨率不*致，精度不可靠，格式不匹配的問題。然而，目前沒有評估任務質(zhì)量的標準，這在*定程度上限制了無人機的傾斜。攝影測量技術得到了進*步發(fā)展。本文針對無人機傾斜攝影測量技術的現(xiàn)狀，討論了從航空攝影準備（硬件）到數(shù)據(jù)處理應用（軟件）的整個過程流程的技術標準，并提供了*些無人機傾斜攝影測量技術的實踐者。

關鍵詞：無人機；傾斜攝影；技術標準

無人機傾斜攝影測量技術是近年來發(fā)展起來的*項新技術。傾斜攝影技術的三維數(shù)據(jù)能夠真實地反映地物的外觀、位置、*度等屬性。利用無人機可以快速采集圖像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)三維造型的自動化。傾斜攝影數(shù)據(jù)是具有空間位置信息的可測量圖像數(shù)據(jù)，可以同時輸出DSM、DOM、TDOM、DLG等多種結果。目前，無人機傾斜攝影測量技術已被越來越多的行業(yè)所認可和應用，但*無人機傾斜攝影技術標準尚不明確，這給無人機傾斜攝影帶來了*些問題。本文結合實際工作和研究經(jīng)驗，探討了無人機傾斜攝影測量的技術標準。

無人機傾斜攝影系統(tǒng)簡介

傳統(tǒng)的航空攝影只能從垂直角度捕捉地面物體。傾斜攝影通過在同*平臺上攜帶多個傳感器并同時從不同角度（如垂直和側視圖）捕獲圖像，有效地彌補了傳統(tǒng)航空攝影的局限性。然后，UAV傾斜攝影系統(tǒng)可以定義為：使用無人機攝像機作為飛行平臺和傾斜攝像機作為任務設備的航拍圖像采集系統(tǒng)。

1.1飛行平臺性能要求

目前市場上有多種無人機，根據(jù)動力系統(tǒng)可分為內(nèi)燃機動力和電池動力；從飛行實現(xiàn)可以分為固定翼和轉子(單轉子、多轉子)。由于飛行平臺的振動問題，電池功率在成像質(zhì)量上優(yōu)于發(fā)動機功率；固定翼在運行和壽命方面優(yōu)于轉子；在飛行穩(wěn)定性方面，轉子優(yōu)于固定翼。由于無人機的用途不同，其性能標準也不同。測繪無人機對飛行標準提出了更*的要求，在載荷、巡航速度、實際海拔、壽命、安全性和抗風能力等方面都受到限制。

例如:

無人機小負荷2kg；

2多旋翼巡航速度大于6米/秒，固定翼無人機巡航速度大于10米/秒;

（3）電池續(xù)航時間大于25分鐘，內(nèi)燃機續(xù)航時間大于1小時。

(4)風阻要求不低于4級風速；

無人機實際*度限制在1000 m以上，*度不低于3000 m。

1.2傾斜攝像機的性能要求

《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》（CH/Z 3005-2010）中，測繪航空攝影的傾角規(guī)定為垂直攝影：傾角不大于5度，大不大于12度。現(xiàn)有航測軟件的處理能力大大提*。根據(jù)本標準，15度以上的傾斜角度可分為傾斜攝影。隨著傾斜攝影技術的發(fā)展，傾斜相機不再限制鏡頭的數(shù)量。傾斜相機的關鍵技術指標是從不同角度獲取圖像的能力，以及單架次作業(yè)的廣度和深度。它包括五鏡頭、三鏡頭、雙鏡頭多鏡頭相機和單鏡頭系統(tǒng)，可以調(diào)節(jié)相機的拍攝角度。在無人機航測標準中，航拍像素不低于3500萬。在傾斜攝影中，單個相機的像素不受限制，但*次曝光所獲得的圖像像素可以被控制。傾斜攝像機的性能要求可以從圖像采集能力、工作時間、曝光功能、持續(xù)時間、位置記錄功能等方面加以限制。

例如:

*次曝光像素越*，效果越好，但根據(jù)設備成本，單鏡頭不少于2000萬像素，*次曝光不少于1億像素；

（2）工作時間至少可達到90min。hao有能力圍繞時鐘工作；

3有*個定點曝光功能，以確保圖像重疊符合要求。

2 飛行航線的設計

2.1 航攝*度的確定

無人機傾斜攝影飛行*度是航線設計的基礎。航空攝影*度需要根據(jù)任務要求選擇合適的地面分辨率，然后結合傾斜相機的性能，按公式（1）計算h=f*gsd/alpha（1），h為航空攝影*度，單位m；f為鏡頭焦距，單位。

α是像素大小，mm；gsd是地面分辨率，m是單位。

2.2空中重疊的設置

低空數(shù)字航空攝影規(guī)范規(guī)定“航向重疊*般應為60％至80％，小值應不低于53％;側面重疊*般應為15％至60％，小值應不小于8％“。當無人機傾斜相機時，側面重疊顯然不足。無論航向重疊還是側重疊，根據(jù)算法理論推薦的值為66.7％。它可分為兩種情況：稀有建筑和密集建筑。

2.2.1稀有建筑區(qū)

考慮到俯仰和側傾對飛行器傾斜的影響，在沒有*層建筑、地形與物體*度相差較小的區(qū)域，傾斜攝影測量不少于70%。要獲得*個區(qū)域的完整圖像，無人機必須飛越該區(qū)域。以這兩幢樓宇之間的面積為例，如果這兩幢樓宇因*度而*封閉，而飛機又不飛越該地區(qū)，無論加多少攝影機，都是不可能捕捉到覆蓋范圍的。從而導致了建筑模型幾何結構的粘合。

2.2.2建筑密集地區(qū)

在人口稠密地區(qū)建立遮擋問題非常嚴重。在航空攝影期間路線重疊的設計不充分且在相關建筑物上沒有飛行將導致建筑模型的幾何結構的附著。為了提*人口密集區(qū)域的圖像采集質(zhì)量，圖像重疊可以設計*達80％至90％。當*層建筑的*度大于天線*度的1/4時，可以通過增加圖像重疊和交叉飛行來解決，以增加冗余觀察。例如，著名的上海陸家嘴地區(qū)傾斜攝影使用超過90％的重疊圖像采集，以防止建筑物相互阻礙。圖像重疊與圖像數(shù)據(jù)量密切相關。圖像重疊越*，同*區(qū)域中的數(shù)據(jù)量越大，數(shù)據(jù)處理的越低。因此，在設計路線時，我們必須平衡兩者之間的平衡。

2.3 區(qū)域覆蓋設計

“覆蓋范圍應超過攝影區(qū)域的邊界線不少于兩條基線。側面覆蓋率*般不低于圖像區(qū)域邊界線以外的50%。這是對航空攝影區(qū)邊界覆蓋原始規(guī)范的保證，但在無人機傾斜攝影中明顯不足。理論上，像觀察測量區(qū)域中心區(qū)域的特征點*樣，目標區(qū)域邊緣上的物體可以出現(xiàn)在圖像的任何位置?？紤]到測區(qū)的*度差，可以用式（2）L=h1*tantheta+h2-h3（）+l1（2）計算出路線向外擴展的寬度，式中L為向外擴展的距離，h1為相對*度，theta為相機傾斜角，h2為攝影基準面*度，h3為低點P。測區(qū)邊緣點*，l1為圖像振幅的*半對應的水平距離。

3 控制測量

控制測量是為了保證空間三次測量的精度，確定物體在空間中的位置。在常規(guī)低空數(shù)字航空攝影測量野外編碼中，詳細介紹了控制點布設方法，這是保證大比例尺測圖精度的基礎。與傳統(tǒng)攝影測量相比，傾斜攝影需要更*的圖像重疊度。目前對圖像控制點放置要求的規(guī)范不適用于*分辨率無人機傾斜攝影測量技術。無人機通常采用GPS定位方式，利用自己的POS數(shù)據(jù)，確定圖像的相對位置是明顯的，可以提*空間三次計算的精度。

3.1 常規(guī)三維建模

在Smart3D算法的基礎上，從終的空三特征點云的角度給出控制間隔。建議的值是每20，000或40，000像素設置*個控制點。其中，差分POS數(shù)據(jù)(相對準確的初始值)可以放寬到40000像素，并且至少20，000個沒有差分POS數(shù)據(jù)的像素可以設置控制點。同時，應根據(jù)各任務的實際地形情況靈活使用，如地形起伏大、大面積植被和地表水特征點少、需要適當增加控制點等?？刂泣c測量采用附加導線測量方法，獲得*精度的位置信息。

3.2 應急測繪保障

在地震，山體滑坡，泥石流等自然災害發(fā)生后，為了及時測量災區(qū)的三維數(shù)據(jù)，不能按照傳統(tǒng)的操作方法進行控制測量，可以通過讀取坐標，手持GPS快速進行Google地圖中的測量，RTK測量等。在災區(qū)獲取少量控制點，生成真實的災區(qū)三維模型，為救災提供幫助。

3.3 點位選擇要求

圖像控制點的目標圖像應清晰，當前對象的小交點和對象的明顯角點的位置應固定且易于測量。當條件具備時，可先制作現(xiàn)場控制點標志，*般選用白色（或紅色）油漆畫十字形標志，并在航拍飛行前拍攝多幅圖像，以確保在傾斜圖像上正確識別十字形標志?？刂泣c測量完成后，應及時繪制控制點分布示意圖和控制點信息表，準確描述各控制點的方位和位置信息，便于內(nèi)部點的使用。

4 空中三角測量

以Smart3D捕獲自動建模系統(tǒng)為例，闡述了空中三角測量的相關要求。

4.1 像片刺點

根據(jù)實際位置，將現(xiàn)場測量到的控制點信息插入到自動建模系統(tǒng)中。這項工作被稱為圖像刺點。刺的位置*般是十字的中心、直線的右、左角或直角的內(nèi)角，如斑馬線的左右角，由圖像分辨率和斑馬線的寬度來估計?？s放圖像到正確的大小，以完成刺點。

4.2 空三計算

系統(tǒng)的空心三計算自動完成，并采用波束法區(qū)域網(wǎng)絡整體調(diào)整方法進行。也就是說，使用由圖片組成的光束作為調(diào)整單位，并且使用中心投影的共線方程作為調(diào)整單元的基本方程，并且通過旋轉來建立模型之間的共同光。和每個射線束在空間中的平移。實現(xiàn)+交叉，并將整個區(qū)域+地嵌入控制點坐標系中，從而恢復對象之間的空間位置關系。

4.3 空三精度

在《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》中，對圖像連接點相對方位的個數(shù)和誤差進行了明確的定義，但無人機三號傾斜攝影中沒有相對方位信息，沒有反映出單點連接的精度指標。它不能像傳統(tǒng)的航空三號天線那樣地選擇*誤差，因此可以從像方和物方兩個方面進行綜合評價。準確度為3。目標的精度評估是常用的，即比較加密點與檢查點之間的坐標差（冗余的照片控制點，不參與調(diào)整）；圖像的精度評估是由圖像匹配點的反投影誤差控制的。傳統(tǒng)的三種精密度指標只能代表整體的精度范圍，卻看不到局部的精度問題，通過外部元素的標準差可以得到更全面的性能。*般來說，空三個操作的質(zhì)量指標包括：切片是否丟失，連接點是否正確，是否有層、故障、錯位，檢查點誤差、圖像控制點殘差、連接點誤差是否在*限誤差范圍內(nèi)。

5三維模型質(zhì)量

無人機傾斜攝影測量技術可以提供三維點云、三維模式、真正像(TDOM)、數(shù)字表面模式(DSM)等多種技術成果。其中，三維模型具有真實、詳細、具體的特點，通常稱為真實三維模型。三維模型可以作為*種新的基礎地理數(shù)據(jù)進行精度評價，包括位置精度、幾何精度和紋理精度三個部分。

方面。

5.1 位置精度

通過比較加密點和校驗點的精度，三維模型的位置精度評價與空間3相似。在控制點附近的平坦區(qū)域，精度比較容易，當幾何特征如角、壁線、陡脊發(fā)生較大變化時，模型上采樣點的誤差較大，精度測量的可靠性可降低，從而得到終的結果向量或模型數(shù)據(jù)，并相互比較。

5.2 幾何精度

傳統(tǒng)的手工建?？梢宰杂傻卦O計地面物體的幾何形狀，而真正的三維自動建模，圖像特征越完整，三維模型的幾何特征就越完整。相反，圖像重疊是不夠的，并且可能存在諸如破面，缺面，漏縫，懸浮空間，地板和基臺等情況，這些情況影響對象的幾何信息的完整表達。這是*個主要問題，無法*避免。它可以評估如下。在3D模型瀏覽軟件中，視角是根據(jù)天線角度固定的，模型拉伸到與實際分辨率相對應的*度，看模型，明顯的變形和拉花可以判斷為合格，反之亦然。

5.3 紋理精度

真正的三維建模*依靠計算機自動匹配物體的紋理信息。由于原始圖像的質(zhì)量不同，匹配結果在顏色、亮度和紋理上可能存在不*致。為了提*紋理精度，必須提*匹配的圖像質(zhì)量，消除云量、透鏡反射、地面陰影、大面積相似紋理、異常分辨率變化等問題，提*匹配計算的精度。

6結 語

隨著我國*技術和經(jīng)濟的快速發(fā)展，無人機傾斜攝影測量技術得到了越來越廣泛的應用。探討和制定無人機傾斜攝影測量技術標準，將*大地促進該技術的規(guī)范應用，更好地為*建設服務。目前，本文只提出了*些設想，還需要在今后的工作中繼續(xù)研究、實踐和完善。