傾斜攝影是指在航拍時(shí)以一定傾斜角度對地面物體航拍，通過在同一平臺(tái)搭載不同傳感器，從多個(gè)角度采集影像，改變了傳統(tǒng)航拍只能垂直拍攝的弊端。無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使以無人機(jī)為平臺(tái)進(jìn)行傾斜攝影測量在測繪工作中廣泛應(yīng)用，可以快速獲得地面物體的三維模型，相比于傳統(tǒng)航拍方式，成像效果更好，廣泛應(yīng)用于地形圖測繪與城市三維建模、大比例尺地圖繪制等工作中。
1.1 設(shè)備少，便攜型強(qiáng)
傳統(tǒng)地形測繪工作中需要人員攜帶全站儀、水準(zhǔn)儀、RTK測量等，這些工具往往需要多個(gè)人共同合作才能完成全部地形測繪工作，設(shè)備眾多，攜帶不便。無人機(jī)傾斜攝影則只需要準(zhǔn)備無人機(jī)與相機(jī)即可，在具體地形圖測繪工作中，一人就可完成外業(yè)測繪數(shù)據(jù)采集工作與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)建模，一人就可以完成全部工作。
1.2 天氣適應(yīng)能力強(qiáng)
在地形圖測繪工作中，外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作受到天氣因素影響較大，當(dāng)遇到降雨、降雪、大霧等天氣時(shí)，往往無法正常開展測繪工作，造成整個(gè)測量工期延長。采用無人機(jī)傾斜攝影，在一定程度上可以不受惡劣天氣影響，只要天氣允許無人機(jī)起飛，在光線不足的情況下也可以拍出較為清晰的照片，滿足地形圖測繪工作需要，大大增加了作業(yè)時(shí)間。
1.3 保障作業(yè)人員安全
由于地形圖測繪工作中需要測繪人員攜帶各種測繪儀器勘察地形信息，因此以往在野外測繪工作時(shí)容易出現(xiàn)各種險(xiǎn)情，影響工作人員的人身安全，采用無人機(jī)進(jìn)行傾斜攝影測量，工作人員只需要控制無人機(jī)飛行，并根據(jù)飛行過程中的前視和下視雙圖傳送信息調(diào)整飛行高度，無人機(jī)工作狀態(tài)與測繪數(shù)據(jù)可以在控制臺(tái)實(shí)時(shí)顯示，使測繪人員的人身安全得到保障。
1.4 圖像清晰精度高
相比于采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行地形圖測繪工作，無人機(jī)傾斜攝影采用多個(gè)相機(jī)獨(dú)立拍攝，且配合我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用，成像效果好，定位精度準(zhǔn)確，可以構(gòu)建高精度測繪模型，十分適合城市等密集建筑區(qū)域的地形圖測繪工作。
1.5 配套軟件齊全
無人機(jī)運(yùn)用到地形測繪中，衍生出了一系列配套軟件，從數(shù)據(jù)預(yù)處理到三維建模與數(shù)據(jù)采集，形成了完整的軟件處理工具。在整個(gè)地形圖測繪工作中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化處理，提高了工作效率。
2無人機(jī)傾斜攝影在地形圖測繪中作業(yè)流程
2.1 傾斜攝影前的準(zhǔn)備工作
要對擬測繪區(qū)域的基本資料進(jìn)行收集，包括控制點(diǎn)成果、坐標(biāo)系統(tǒng)和高程基準(zhǔn)參數(shù)、已有的地形圖成果與地名資料等。為了遵守國家對無人機(jī)測繪工作的要求，制定飛行路線，申請無人機(jī)飛行區(qū)域。要對無人機(jī)所搭載的相機(jī)進(jìn)行檢查，確保拍攝影像分辨率符合要求，對于無人機(jī)的電源及飛控平臺(tái)進(jìn)行檢查，保證在無人機(jī)飛行期間工作狀態(tài)正常。
2.2 外業(yè)航拍與測繪
完成前期準(zhǔn)備工作后，外業(yè)工作人員攜帶無人機(jī)等設(shè)備到達(dá)地形圖測繪區(qū)域。為了保證測繪效果，外業(yè)人員需要對測控區(qū)域布置像控點(diǎn)，按照預(yù)定測繪方案由無人機(jī)搭載相機(jī)充多角度采集地形數(shù)據(jù)。在測繪工作中，由于無人機(jī)在整個(gè)飛行過程中對不同區(qū)域測繪精度有所區(qū)別，在測繪區(qū)域四周精度明顯低于測繪內(nèi)部區(qū)域，因此采用5點(diǎn)布設(shè)法更能在滿足精度要求條件下減少控制點(diǎn)的數(shù)量，有效滿足傾斜攝影空中三角測量的要求。
2.3 建立三維實(shí)景模型
將傾斜攝影圖像導(dǎo)入到軟件后，通過像素點(diǎn)密集匹配技術(shù)，系統(tǒng)軟件根據(jù)影像中的同名點(diǎn)構(gòu)成密集云點(diǎn)，這種方式能夠精確表達(dá)地形圖中地物的細(xì)節(jié)，對于建筑密度高的地方，點(diǎn)密集程度越高。為了縮小數(shù)據(jù)處理時(shí)間，一般采用多臺(tái)電腦聯(lián)網(wǎng)共同處理，相比于傳統(tǒng)地形圖測繪中由作業(yè)員手動(dòng)完成，以三維模型和點(diǎn)云作參照，速度大大提升。
2.4 紋理映射
在完成三維實(shí)景模型后，需要對系統(tǒng)生成的圖像進(jìn)行紋理提取，在無人機(jī)傾斜拍攝中由于受到光線、云霧的影響，會(huì)存在一定的紋理偏差，需要進(jìn)行光勻色處理，這樣在最終三維成像時(shí)色紋色調(diào)會(huì)保持一致。在紋理映射中，需要將將建模區(qū)域分割為多個(gè)小塊。根據(jù)并行機(jī)制，將每個(gè)小塊的三維模型建立打包成為一個(gè)任務(wù)，自動(dòng)分配各多個(gè)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行測區(qū)三維模型生產(chǎn)由空三和影像密集匹配后建立的影像之間的三角關(guān)系構(gòu)成三角TIN，再由三角TIN構(gòu)成白模，軟件從影像中計(jì)算對應(yīng)的紋理，并自動(dòng)將紋理映射到對應(yīng)的白模上，最終形成真實(shí)三維場景。
3、無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的質(zhì)量保證措施
3.1 空中傾斜攝影的要求
為了保證無人機(jī)傾斜攝影測量精度，要在測量之前做好準(zhǔn)備工作，無人機(jī)搭載的相機(jī)地面分辨率、畫面重疊度、拍攝質(zhì)量制定標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。對于無人機(jī)的飛行高度、飛行航向、基準(zhǔn)線制定，要做到準(zhǔn)備到位，在無人機(jī)飛行前要對現(xiàn)場無人機(jī)及控制平臺(tái)檢查，確保在傾斜攝影中設(shè)備工作狀態(tài)正常，提高空中測量的精度。
3.2 三維模型數(shù)據(jù)的要點(diǎn)
在完成無人機(jī)飛行后，檢查影響資料的基本情況，影像是否足夠清晰，航拍內(nèi)容是否完整，避免出現(xiàn)圖像模糊、畫面發(fā)虛的情況。檢查飛行記錄，察看曝光的坐標(biāo)與實(shí)際飛行情況是否一致，存在偏離航向的問題與否。按照飛行記錄表填寫的方式進(jìn)行影像旋轉(zhuǎn)，特別注意奇數(shù)條和偶數(shù)條航帶的旋轉(zhuǎn)是否相同。對于不合格的飛行影像，需要進(jìn)行重飛。
3.3 傾斜攝影中的注意事項(xiàng)
在無人機(jī)傾斜攝影實(shí)際操作中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)建筑物遮擋等問題，無法實(shí)現(xiàn)拍攝被遮擋部分的圖像內(nèi)容，此外，受到光照、風(fēng)力等額外因素，影像存在偏差，有時(shí)還會(huì)受到其他外在因素導(dǎo)致成像效果較差，要想解決這些問題，可以通過增加拍攝次數(shù)，從多個(gè)角度與高度進(jìn)行飛行，盡量減少建筑物的遮擋，要選擇天氣能見度高的時(shí)候傾斜拍攝，保證成像效果，對于地形圖測繪要求結(jié)果精度高的要求，還可以采用像素更高的相機(jī)，確保成像效果。
4、結(jié)語
隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展和傾斜攝影技術(shù)的成熟，在地形圖測繪工作中大比例尺地形圖將更多采用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，相比于傳統(tǒng)地形圖測量，它能夠顯著降低測繪時(shí)長，在費(fèi)用上也更具優(yōu)勢。在實(shí)際應(yīng)用中，無人機(jī)傾斜攝影測量受到不良天氣因素影響及無人機(jī)飛控姿勢不穩(wěn)定等問題限制了應(yīng)用，此外，在軟硬件協(xié)同上也還有一些技術(shù)難點(diǎn)需要突破。相信隨著技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)傾斜攝影測量將會(huì)發(fā)揮更重要作用。
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