無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)具有低成本、靈活機(jī)動(dòng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在數(shù)字城市建設(shè)、橋梁檢測、滑坡調(diào)查、地形圖測繪等多個(gè)工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，下面重點(diǎn)結(jié)合傾斜攝影測量技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用進(jìn)行分析。
1、測區(qū)數(shù)據(jù)獲取
依照傾斜攝影測量的技術(shù)參數(shù)和流程，選取廣東省某縣部分區(qū)域進(jìn)行地籍?dāng)?shù)據(jù)采集和精度評定。所選測區(qū)面積1.08km2，地物類主要是房屋建筑、道路、耕地，地勢平坦，無復(fù)雜地形。選取晴朗、能見度高、風(fēng)力小的天氣進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，保證像片無大面積云影、煙和反光等缺陷。將相片導(dǎo)入軟件中完成三維建模和地籍要素采集。試驗(yàn)使用六旋翼航測無人機(jī)搭載傾斜雙相機(jī)，利用兩臺(tái)全畫幅相機(jī)依次前下后擺動(dòng)60°，一個(gè)周期采集6張不同角度的地物航空影像，達(dá)到6臺(tái)相機(jī)同時(shí)工作的效果。
2、測量關(guān)鍵技術(shù)
無人機(jī)傾斜攝影測量系統(tǒng)自身特點(diǎn)決定影像處理方式與傳統(tǒng)航測方法不同，采用Smart3D Capture軟件完成空三、實(shí)景三維模型建立、點(diǎn)云生成，導(dǎo)入Geoway 3D Mapping軟件完成地理要素矢量化、地形圖分幅整飾等。
試驗(yàn)第一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是將POS檢校解算后的傾斜像片導(dǎo)入Smart3D Capture軟件中進(jìn)行空三加密、模型快速化一體生產(chǎn)、模型數(shù)據(jù)局部修整及少量人工干預(yù)處理，聯(lián)機(jī)運(yùn)算一周由9236張1km2的真彩色航空相片生成點(diǎn)云和OSG格式的實(shí)景三維模型。
試驗(yàn)第二個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是將實(shí)景三維模型和點(diǎn)云導(dǎo)入Geoway 3DMapping軟件中，按照《國家基本比例尺地圖圖式第1部分：1∶500、1∶1000、1∶2000地形圖圖式GB20257.1—2017》規(guī)范中1∶500地形圖要求，參照點(diǎn)云和三維模型完成全要素矢量化采集。
測區(qū)在縣城中心，地物類主要是房屋、道路和植被，沒有復(fù)雜地形。1km2的測區(qū)由5名采編員耗時(shí)5d手動(dòng)采集整飾，得到6.08MB的DWG文件。整理完成的數(shù)字線劃圖，匯集需補(bǔ)測的問題交給外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測，最后修改整飾地形圖，完成測圖工作。
3、大比例尺地形圖精度評定
為確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性，需要對成果圖進(jìn)行數(shù)學(xué)精度的驗(yàn)證。為保證界址點(diǎn)點(diǎn)位精度檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性，依照“均勻分布”的原則在測區(qū)內(nèi)選取219個(gè)界址點(diǎn)做精度評定，對利用傾斜攝影進(jìn)行大比例尺地籍測量所獲界址點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行精度檢驗(yàn)，計(jì)算圖上獲取的點(diǎn)位坐標(biāo)數(shù)據(jù)與實(shí)地對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)差值。計(jì)算可得界址點(diǎn)的點(diǎn)位等精度中誤差為±2.3cm，高精度中誤差為±3.3cm，界址點(diǎn)點(diǎn)位中誤差滿足國家規(guī)范要求，通過實(shí)測冗余數(shù)據(jù)充分證明傾斜攝影測量可以在大比例地籍圖上應(yīng)用。
無人機(jī)傾斜攝影影像處理要點(diǎn)：
1、特征提取
在影像處理工作的開展過程當(dāng)中，立足于圖像拍攝的實(shí)際情況對其技術(shù)特征進(jìn)行提取對強(qiáng)化影像處理效率具有至關(guān)重要的作用。常用的無人機(jī)傾斜攝影影像特征提取策略主要包括下列幾種：
首先是對光譜特征的提取，在針對地物目標(biāo)進(jìn)行的傾斜攝影以及測量工作的同時(shí)，目標(biāo)部位的光學(xué)特征往往也會(huì)通過一定途徑進(jìn)行表現(xiàn)。通常來說，不同類別、形態(tài)以及材質(zhì)的物體在光譜特征的表現(xiàn)層面也會(huì)展現(xiàn)出一定的差異，其亮度規(guī)律各有不同，因此技術(shù)人員能夠通過特定波段當(dāng)中圖像的亮度表現(xiàn)以及光譜特征表現(xiàn)對其進(jìn)行類別歸納與劃分，從而便于后續(xù)的辨識、測量與數(shù)據(jù)處理工作。
其次是對紋理特征的提取，在無人機(jī)搭載的傾斜相機(jī)當(dāng)中，地物目標(biāo)可能會(huì)以一定的規(guī)律表現(xiàn)出相應(yīng)的圖案，這一圖案受地物目標(biāo)形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及具體材質(zhì)的影響較為明顯，是圖像特征的另一項(xiàng)重要表現(xiàn)，因此在針對無人機(jī)傾斜攝影影像進(jìn)行處理的同時(shí)，技術(shù)人員還應(yīng)將圖像的紋理特征作為重點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使圖像當(dāng)中的區(qū)域化特征、灰度布局以及環(huán)境特點(diǎn)等信息都能夠得到相應(yīng)展現(xiàn)。
最后是按照圖像測量目標(biāo)要求進(jìn)行的特征提取工作。在無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用過程當(dāng)中，由于其測量目標(biāo)以及攝影對象存在一定的差別，因此其特征表現(xiàn)情況以及特征提取同樣也各有不同，因此在特征提取的同時(shí)，相關(guān)技術(shù)團(tuán)隊(duì)以及影像處理人員還應(yīng)當(dāng)明確不同形態(tài)與不同領(lǐng)域的圖像處理要求，進(jìn)而保障圖像特征提取的準(zhǔn)確性與實(shí)用性。
2、影像匹配
雖然無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在應(yīng)用便捷性、觀察視角多元性以及測量成本等方面具備廣泛的優(yōu)勢，但由于其整個(gè)測量系統(tǒng)架構(gòu)的影響，其作業(yè)過程當(dāng)中往往會(huì)受到外界環(huán)境的大幅沖擊與影響，最終獲取到的圖像信息以及測量數(shù)據(jù)也會(huì)產(chǎn)生一定的偏差。因此，為進(jìn)一步改進(jìn)無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)所面臨的不足和風(fēng)險(xiǎn)，保障圖像信息的準(zhǔn)確細(xì)致和可靠，工作人員以及技術(shù)團(tuán)隊(duì)還應(yīng)當(dāng)采取合理手段進(jìn)行影像匹配作業(yè)。影像金字塔。無人機(jī)傾斜攝影成像過程當(dāng)中，會(huì)受到氣候、環(huán)境以及地形地貌等相關(guān)因素的影響，導(dǎo)致最終獲取到的圖像出現(xiàn)失真現(xiàn)象，阻礙了測量工作的正常開展。因此，為了使圖像內(nèi)容得到更加可靠地呈現(xiàn)，使圖像當(dāng)中的信息得到針對性保留，提升圖像內(nèi)部的信息密度，技術(shù)人員可采用影像金字塔的方式對圖像進(jìn)行解釋。
通常來說，在同一空間以及成像條件下，測量工作對圖像的應(yīng)用方式以及應(yīng)用要求存在一定差異，因此技術(shù)團(tuán)隊(duì)可通過重采樣技術(shù)按照不同分辨率針對圖像像素進(jìn)行運(yùn)算和堆砌，使圖像能夠基于分辨率要求實(shí)現(xiàn)像素與地物特征之間的有效匹配，充分強(qiáng)化了圖像顯示以及圖像內(nèi)容的準(zhǔn)確性與有效性。
3、SIFT 算法
SIFT 算法又稱尺度不變特征轉(zhuǎn)換算法，分別通過高斯金字塔的創(chuàng)建、極值點(diǎn)的定位、極值點(diǎn)方向分析以及關(guān)鍵點(diǎn)描述符的構(gòu)建，能夠使傾斜攝影過程當(dāng)中所獲取到的圖像信息得到更加直觀地呈現(xiàn)，有效提升了圖像當(dāng)中的信息密度，使成像過程當(dāng)中可能出現(xiàn)的信息重疊得到了更加有效地處理，提升了地物目標(biāo)全景圖的構(gòu)建效率。
4、BRISK 算法
BRISK 算法同樣也是一種基于二進(jìn)制的特征描述以及特征提取算法，具備較好的旋轉(zhuǎn)不變性以及尺度不變性，對于外部環(huán)境的適應(yīng)能力及其自身穩(wěn)定性較為良好，同時(shí)在無人機(jī)圖像處理的過程當(dāng)中具有較為積極的性能，能夠出色地針對模糊圖像信息做出針對性處理。
因此，為了針對性減輕攝影系統(tǒng)成像過程當(dāng)中外部環(huán)境對圖像清晰度造成的影響，使圖像內(nèi)部的信息與數(shù)據(jù)得到更加充分地保留，相關(guān)技術(shù)團(tuán)隊(duì)以及圖像處理團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)針對影像匹配作業(yè)的基本流程及其圖像處理方法進(jìn)行選定，促進(jìn)無人機(jī)傾斜攝影測量工作精度的不斷進(jìn)步。
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