探讨无人机倾斜摄影测量的关键技术及应用领域
摘要：无人机倾斜摄影测量技术能从一个垂直、多个倾斜角度同时采集影像，
弥补了正射影像不能反映地表真实三维景观的缺陷，显著提高了快速三维建模的
速度。本文对无人机倾斜摄影测量的关键技术及应用领域进行探讨。
关键词：倾斜摄影测量；关键技术；应用领域；无人机
引言：时代在进步，科技在发展，为了给各行业领域的生产计划提高必要的技术支持，倾斜
摄影测量这一项高新技术随之出现。无人机倾斜摄影测量技术又作为其一种具体的科学技术
形式应运而生，并推进了倾斜摄影测量技术的变革，极大扩展了倾斜摄影测量技术的应用。
一、无人机倾斜摄影测量基本原理
无人机倾斜摄影技术，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机
上搭载多台摄影仪传感器，同时，从下视、前视、后视、左视、右视，配合惯导系统获取高
精度的多视影像信息，并通过专业软件对多视影像信息进行自动空三、密集匹配、DSM生成
与TDOM纠正或三维建模等，将用户引入符合人眼视觉的真实直观世界。
二、无人机倾斜摄影测量的特点
无人机倾斜摄影测量在实践过程中具有明显的优点，它借助先进的定位技术与科技支持，真实反映并分析被测对象的状况，从而构建出三维实景模型以研究被测对象的各种特征与性质。无人机倾斜摄影测量能够从多角度多方面分析所研究区域的地形与周边实际情况并在短
时间内如实反映测量数据，很大程度上可以弥补传统倾斜摄影测量的不足。而且在实践测量
中选择无人机倾斜摄影测量技术能够节省人力财力资源。
三、倾斜摄影测量技术与传统摄影测量技术的区别
作为一项当代科技高速发展时代下的产物，倾斜摄影测量方法在实践中与传统摄影测量
技术还是有着显著的差别。前者在实践中更具备优势，并拥有远大的发展前景。在测量方式上，倾斜摄影测量技术是通过对所选定的测量区域中的各个摄点的多个方向与角度，如垂直、右视和左视等5个方向的影像进行有效的获取，并生成三维实景模型来研究被摄对象的横断面、大小、规模等特征的一项高新技术。而传统摄影测量技术主要是通过对所选对的测量区
域各摄点的中心投影影像所生成的正射影像来分析和研究被测对象的性质、大小等特征的一
种技术方法。在测量技术探测方面上，传统摄影测量技术用途比较狭隘，仅用于生成正射影
像与绘制地形分布图。而倾斜摄影测量技术的用途除了生成正射影像与绘制地形分布图，还
能够构建三维实景模型，从全方位对被测对象进行分析与研究。
四、无人机倾斜摄影测量的关键技术
1、摄影测量数据获取的关键
1.1相机检校
非量测相机的畸变差一般比较大，在拍摄前应进行较为严格的相机检校，以恢复影像光
束的正确形状，即通过检校获取相机的内方位元素和镜头畸变参数。相机检校内容包括：像
主点的框标坐标（x，y）的测定、相机主距f和畸变系数k的测定。
1.2航摄技术参数与数据传输设置
浅析无人机倾斜摄影测量技术分析及应用 发表时间：2019-12-16T14:44:50.177Z 来源：《城镇建设》2019年21期作者：莫超达[导读] 随着社会的进步与科技的发展，倾斜摄影测量这一项高新技术也随之兴起，摘要：随着社会的进步与科技的发展，倾斜摄影测量这一项高新技术也随之兴起，并且在各行各业各领域都发挥着不可小觑的作用。相较传统地形测绘，无人机倾斜摄影测量技术，在成本、效率、成果的多样性、可视化方面，都有显著的优势。无人机倾斜摄影测量技术在实践中能够精准提供被测对象的实验数据，并通过分析这些精确数据生成三维实景模型，以支持相关产业的生产与发展。本文在对在无 人机倾斜摄影测量技术的基础上，探讨无人机倾斜摄影测量技术的发展与应用。 关键词：倾斜摄影；无人机；实景三维模型引言 近年来，随着航空摄影测量技术的高速发展，尤其是无人机倾斜摄影技术的迭代和更新，快速、高效地获得客观、丰富的地面数据信息。该技术改善了传统摄影测量只能获取地面要素的高度或顶部纹理信息，且易受云层和天气十扰的不足，通过低空无人机搭载多台传感器从一个垂直、多个倾斜等不同角度进行同步影像采集，可获得高分辨率、大视场角、更详尽的地物、地貌信息。在采集影像的同时，机载传感器自动记录航高、航速、重叠度、姿态和位置等信息，使影像数据真实地反应地物、地貌情况。1无人机倾斜摄影测量技术 无人机倾斜摄影技术，其实就是通过在无人机平台上实现多个航摄相机搭载，然后按照固定航线从垂直、前、后、左、右等不同倾斜角度完成测区影像采集的测量技术。采用该技术，能够使地面物体情况得到准确反映，并且实现物体纹理信息的高精度获取。配合采用先进定位、融合、建模等技术，能够实现真实三维模型的生成。按照技术应用流程，需要通过拍摄航片、pos信息和传感器参数完成影像数据采集，实现外业像片控制测量。在此基础上，需要进行内业数据处理，加强控制点影像关联，通过空三运算实现成果输出，最终完成三维实景模型和DEM模型的建立。因此应用倾斜摄影技术，能够满足测绘区域的测量要求。 倾斜摄影测量技术主要包括倾斜摄影的数据获取和处理两方面，是摄影测量技术的升级版。该技术在数据采集时通过4个倾角为45°的摄影机和1个垂直摄影机获取影像数据，并与GPS接收机和高精度惯性测量单元（inertial measurement unit，IMU）高度集成，同步记录航速、航高、旁向重叠和航向重叠、坐标等参数。在数据处理中，通过系统中集成定位、定姿设备和进行空中三角测量，获得每个图像提供的姿态位置信息。 此外，倾斜摄影测量技术有4个特点：数据获取简单，受外界环境影响较少；能获得多个视点影像，影像效果真实；数据量小，易于网络发布实现共享应用；影像分辨率高，能够清晰显示建筑物纹理以及地物遮挡现象较少。鉴于这些特性，倾斜摄影测量技术通常包括图像预处理、区域网联合平差、多视影像匹配、数字地表模型（digital surface model，DSM）生成、真正射影像纠正、三维建模等关键内容等。2无人机倾斜摄影测量总体流程 倾斜摄影技术主要是从多方位全面地获取地物信息，通过实时测量使工作人员熟悉和掌握地物的完整信息。获取倾斜摄影数据是通过不同种类的飞行器和相机完成不同空间的信息采集，同时，根据比例尺和分辨率的要求，进行相应的影像采集。 2.1无人机选择 在进行倾斜摄影前，需要选择符合摄影要求的无人机。照片的数量和影像的质量是决定倾斜摄影三维模型的2个因素，其中，照片的数量体现了对同一区域的覆盖度；影像的质量主要指目标物影像的分辨率和清晰度。为了获得高质量的建模效果，倾斜摄影的分辨率需要达到一定数值，一般地区摄影影像是选择5～6cm的像素分辨率，建筑区的则需要达到2～3cm的像素分辨率，同时，照片的平均覆盖度要达到重叠30°以上。 2.2倾斜摄影相机 固定式五镜头相机是市场上比较常见的倾斜摄影相机，是无人机倾斜摄影中不可缺少的仪器。在多次实际应用中发现，照片数量和相邻航线飞行的间隔时间对建模效果存在一定的影响，为了获得更理想的建模效果，可采用双镜头摆动式倾斜摄影系统，同时该系统还具有成本低、质量轻、操作简便等优点，因此，双相机、三相位摆动结构的倾斜摄影系统具有较高的性价比，适用于多旋翼无人机倾斜摄影。 2.3航线设计 航线设计会直接影响无人机的飞行质量和倾斜摄影的质量，进而影响三维模型的质量，因此，需要对无人机的航线进行科学合理的设计。如使用双相机和固定翼无人机在5cm分辨率的地区进行倾斜摄影，航线设计需要满足以下几个要求：（1）航摄分区几何形状尽量设计为矩形航摄分区，航线敷设应沿着矩形区域的长边和短边方向分别进行，并且要求实际飞行范围比任务范围大，分区内地形高差要小于航高的1/2；（2）航线数量，该数量要求为双数且要多于6条；（3）重叠度，其中航向重叠度要高于于75%，旁向重叠度不低于40%。 如果是多旋翼无人机和双镜头摆动式倾斜摄影系统在2cm分辨率的建筑区进行倾斜摄影，航线设计需要满足以下几个要求：（1）航摄分区几何形状，尽量设计为矩形的航摄分区，在敷设航线时应沿着矩形区域的长边方向进行，并且要求实际的飞行范围要比任务范围大，分区内地形高差要小于航高的1/2；（2）航线数量，该数量要求为双数且要多于6条；（3）要求相对平均航高为100m，最小相对航高应高于摄区内容其他构筑物100m以上；（4）重叠度，其中航向重叠度要不低于75%，旁向重叠度不低于40%。 2.4飞行作业 完成航线设计及其他准备工作后，要进行飞行作业。为了保障飞行作业的有效性和可靠性，要求每个航摄分区的航摄设计统一。另外，在实际航测过程中，要配置便携式发电机现场充电或配备足够的电池，为飞行作业顺利完成提供保障；无人机的起降场所尽量靠近摄区，以在一定程度上减少飞行距离；同时要做好作业小组人员数量的安排工作。 2.5成果精度分析 就成果精度而言，相对航高对模型的精度影响较大，呈现的规律为：相对航高越大，影像分辨率越低，模型精度也越低。例如，5cm分辨率的影像，一般三维模型的建模精度为15～20cm；2cm分辨率的影像，一般三维模型建模的精度在5～10cm。同时重叠率对精度也有一定的影响，航向重叠率越小，影像拍摄间距越大，重叠率降低，采集的影像越稀疏，模型精度越差，因此，要选择则合适的航拍重叠率，以保障模型的精度。 3无人机倾斜摄影测量技术的应用与发展前景
倾斜摄影测量调研技术总结 一、倾斜摄影的定义 倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。这种摄影测量技术称为倾斜摄影测量技术。所获取的影像为倾斜影像。 倾斜影像具备以下特点： （1）反映地物周边真实情况 相对于正射影像，倾斜影像能让用户从多个角度观察地物，更加真实 的反映地物的实际情况，极大的弥补了基于正射影像应用的不足。 （2）倾斜影像可实现单张影像量测 通过配套软件的应用，可直接基于成果影像进行包括高度、长度、面 积、角度、坡度等的量测，扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用。 （3）建筑物侧面纹理可采集 针对各种三维数字城市应用，利用航空摄影大规模成图的特点，加上 从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够有效的降低城市三维建模 成本。 （4）易于网络发布 倾斜影像的数据格式可采用成熟的技术快速进行网络发布，实现共享 应用。 垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的影像称为斜片。 正片与斜片对比图
二、倾斜摄影技术的特点 （1）真实性 倾斜摄影镇三维数据可写实地反映地物的外观、位置、高度等属性，增强三维数据带来的高沉浸感，弥补了传统人工建模仿真度低的缺陷。 （2）高效率 倾斜摄影技术借助无人机等多种飞行载体，可快速采集影像数据，实现全 自动化三维建模。1-2年的中小城市人工建模工作，借助倾斜适应技术只需3-5个月时间即可完成。 （3）高性价比 倾斜适应数据是带有空间位置信息的可量测影像数据，能同时输出DSM、DOM、TDOM、DLG等多种成果，可替代传统航空摄影测量。 三、技术原理 倾斜摄影的相机配有多个镜头，一般为3个或5个，同步获取同一地物东南西北及顶部方向的影像。因此同一地物具有多视角的影像，及详尽的侧面信息，而后将这些影像通过区域网联合平差、多视影像匹配、DSM生成、真正射纠正、三维建模等流程，形成最终产品。
无人机倾斜摄影三维展示应该如此简单 ——Wish3D在H5上的应用 近年来，随着三维技术的发展日趋成熟，倾斜摄影已成为三维地理空间建模中快速成长的重要技术。倾斜模型的一个突出的特点就是数据量庞大，这是因其技术机制、高精度、对地表全覆盖的真实影像所决定的。那么，如何承载发布海量的倾斜模型数据、保证流畅的加载浏览并且可以进行相关的应用分析？这是行业用户一直关心的话题。 行业用户对倾斜摄影的三维应用要求不断提高，更加渴望倾斜三维模型网络发布更加快捷、更加轻便，以及诸如模型标注、距离量测、飞行路径等应用功能，包括移动端等高级功能也是应运而生。 接下来，我将通过Wish3D这种基于WebGL的产品，也是市场上比较轻便快捷的平台，对倾斜摄影三维模型的发布、浏览及应用功能展开分析。 一、倾斜数据的网络发布 由于OSGB是开源的OSG库所自带的二进制格式，直接读取效率高，且格式公开，因此，最适合作为网络发布与三维服务共享的模型传输格式。无人机航拍的数据经过Smart3D建模软件处理之后，得到一个包含诸多tile文件夹的data 文件夹。 图1data文件结构
首先，在Wish3D官网https://www.doczj.com/doc/5f8763082.html,/注册登录，上传模型。直接将这个文件夹下的内容压缩成zip文件即可。选择倾斜摄影数据： 图2数据上传界面 填写作品信息。顾名思义，公开作品可以被所有用户浏览分享评论，私有作品仅限作者自己浏览或者私密分享：
图3作品编辑界面 数据上传完毕后，就可以在线浏览到倾斜摄影三维模型了，右边页面有封面截图、标注、飞行、视角设置和场景设置等一些功能，后面会作介绍。 图4封面截图界面 发布的所有作品在我的作品-公开作品中看到：
基于无人机倾斜摄影测量技术在大比例地形测绘中的应用探 讨 摘要：科学技术的快速发展推动我国整体经济建设发展迅速，带动我国快速进 入现代化发展阶段。随着测绘测量技术的不断发展，采用无人机通过倾斜摄影的 方式获取被摄物体空间信息、表面纹理信息的测绘手段，被广泛的应用在大面积 地形、地物测量领域。 关键词：无人机倾斜摄影测量技术；大比例地形测绘；应用 引言 近年来，我国各行业发展迅速，很多先进技术运用到其中，使其自身发展更 为迅速。随着航空摄影测量技术的高速发展，尤其是无人机倾斜摄影技术的迭代 和更新，快速、高效地获得客观、丰富的地面数据信息，完成大比例尺地形测绘，成为可能。该技术改善了传统摄影测量只能获取地面要素的高度或顶部纹理信息，且易受云层和天气干扰的不足，通过低空无人机搭载多台传感器从一个垂直、多 个倾斜等不同角度进行同步影像采集，可获得高分辨率、大视场角、更详尽的地物、地貌信息。 1无人机倾斜摄影测量技术 倾斜摄影测量技术的应用需采用多镜头相机，并将其安装于同一个飞行平台上，由此即可从多个方向实现对地面物体影像的同时获取，一般采用5镜头相机，由1个竖直和4个倾斜方向进行摄影，由此可获得正片（竖直摄影获得的一组影像）和斜片（倾斜方向摄影获得的四组影像）。在倾斜摄影测量技术的应用中， 需对飞行器的航高、航速、航向和旁向重叠等参数进行记录，飞行器可在一个时 间段内连续完成多组影像重叠像片的拍摄，由此在多张像片上找到同一个地物， 即可选择最为清晰的一张像片，并针对性地开展纹理制作，各类数据由此即可轻 松获得。在获得影像后，还需要开展一系列处理，如几何纠正、倾斜影像匹配、 区域网联合平差、TIN构建、DSM点云生成、纹理映射，最终即可得到直观而真 实的实景三维模型。地面物体的真实情况可基于倾斜摄影测量技术测得的影像数 据反映，影像还能够同时嵌入属性信息和地理信息，遥感影像的应用范围、用户 体验的全面升级均可由此实现。 2无人机倾斜摄影测量作业流程 传统大比例尺地形图测绘作业可概括为“三内二外”，即内业收集资料，根据 测区概况设计技术方案;外业采集数据，绘制草图;内业分类矢量化地物，包括配准、空三、格式转换;外业调绘，反馈位置、类别信息;内业编辑、分幅、整饰， 立体测图，成果发布等。倾斜摄影测量工艺，和传统航测方式大致一样，流程更 加简化。外业作业之前，首先收集测区资料，包括控制点成果、坐标系统和高程 基准，已有地形图成果和地名资料等。接着，针对任务进行初步设计，并报送业 务主管部门审批，制定无人机航飞方案，并进行空域申请，明确无人机搭载的传 感器类型、地面分辨率、飞行高度、架次、重叠度等。在具备外业影像采集条件后，按照航测设计方案，进行像控点坐标和倾斜影像数据采集工作。内业工作主 要包括数据预处理、空三加密、生成点云和建立实景三维模型等。所有内业均可 在数码倾斜影像导入软件后由软件自动解算完成，通过多视影像联合平差技术进 行倾斜影像区域网平差、多视影像密集匹配技术得到高精度点云数据，还可以运 用联机计算缩短内业数据处理时间。大比例尺地形线划图采集工作，可根据三维 模型、DOM和点云作参照，提高地物的判读性和数据采集的速率。
四问倾斜摄影建模技术 文/超图研究院 （导语）倾斜摄影测量技术以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。同时有效提升模型的生产效率，采用人工建模方式一两年才能完成的一个中小城市建模工作，通过倾斜摄影建模方式只需要三至五个月时间即可完成，大大降低了三维模型数据采集的经济代价和时间代价。 什么是倾斜摄影？ 倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（如图 1所示，目前常用的是五镜头相机），同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片（一组影像），镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的影像称为斜片（四组影像）。 图 1 图 2一组影像获取示意图
图 3连续几组影像获取示意图 正拍影像倾斜影像 图 4 正拍影像与倾斜影像对比图 图 5 同一地物四个侧面倾斜影像 倾斜摄影建模技术有哪些工作流程？ 1、倾斜影像采集 倾斜摄影技术不仅在摄影方式上区别于传统的垂直航空摄影，其后期数据处理及成果也大不相同。倾斜摄影技术的主要目的是获取地物多个方位（尤其是侧面）的信息并可供用户多角度浏览，实时量测，三维浏览等获取多方面的信息。 1)倾斜摄影系统构成 倾斜摄影系统分为三大部分，第一部分为飞行平台，小型飞机或者无人机；第二部分为人员，机组成员和专业航飞人员或者地面指挥人员（无人机），第三部分为仪器部分，传感器（多头相机、GPS定位装置获取曝光瞬间的三个线元素x，y，z）和姿态定位系统（记录
Smart3D系列教程1之《浅谈无人机倾斜摄影建模的原理与方法》 一、引言 倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。同时有效提升模型的生产效率。三维建模在测绘行业、城市规划行业、旅游业、甚至电商业等的行业应用越来越广泛，越来越深入。 无人机航拍不再是大众陌生的话题，商场到处可见的DJI商店，各种厂商的无人机也是层出不穷，这将无人机倾斜数据建模推到了一个关键性的阶段。 二、倾斜摄影原理概述 倾斜摄影技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用的是五镜头相机）。同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。垂直地面角度拍摄获取的是垂直向下的一组影像，称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的四组影像分别指向东南西北，称为斜片。摄取范围如下图：
在建立建筑物表面模型的过程中，下图可以看到，相比垂直影像，倾斜影像有着显著的优点，因为它能提供更好的视角去观察建筑物侧面，这一特点正好满足了建筑物表面纹理生成的需要。同一区域拍摄的垂直影像可被用来生成三维城市模型或是对生成的三维城市模型的改善。 利用建模软件将照片建模，这里的照片不仅仅是通过无人机航拍的倾斜摄影数据，还可以是单反甚至是手机以一定重叠度环拍而来的，这些照片导入到建模软件中，通过计算机图形计算，结合pos信息空三处理，生成点云，点云构成格网，格网结合照片生成赋有纹理的三 维模型。区域整体三维建模方法生产路线图：
以往每年春节期间全国各地无不是鞭炮齐鸣、锣鼓喧天，一片热闹祥和的气象，而今年春节前后一场突如其来的新冠疫情笼罩着中华大地。不管是在城市还是农村，为了响应国家的号召，也为了自身的安全考虑，各家各户都关门闭户，齐心协力抵御疫情。而在这场疫情阻击战中，无人机着实火了一把，使用无人机喊话市民、村民的防控方式在各地走红，“硬核”又接地气的“喊话”宣传，“声”入人心，在各大社交、视频软件上受到广泛的关注。 但是你知道吗？ 无人机倾斜摄影系统在测绘行业的应用才真是它的本职工作啊！ 同传统的人工测绘技术相比，无人机测绘技术不管是在技术上，使用的便捷性上，还是在准确性上都有显著的提升。特别是在紧急的灾难救援、需要上山下海的国土测绘方面，大大降低了测绘人员的工作难度。 那么，您知道一个完整的无人机倾斜摄影系统都有哪些组成吗? 硬件方面，一个稳定好用的无人机自然是需要的，它就相当于一个人的手。目前无人机的可选择性还是比较多的，例如大疆等品牌都很不错。
第二，好用的高像素高稳定性的倾斜摄影相机，其可以挂载平台在无人机上使用。这就相当于这个无人机倾斜摄影系统的“眼”。考核一个倾斜摄影相机的标准有以下几点： 1、曝光时间 2、轻便 3、有无集成独立GPS 系统 4、CCD 尺寸 5、定点、定距、手动触发 6、云台有无针对外业相机配备的软件，比如Sky scanner是针对Smart 3D建模的一款预处理软件，可以一键导入数据，自动生产smart 3D的工程索引等功能，可以最大程度的减少数据处理人工干预程度。 第三，是软件，这就相当于是这个倾斜摄影系统的脑。好的系统可提供从数据生产、数据转换到数据应用和展示的一套完整的解决方案，更好地帮助用户更高效的进行实景三维数据的生产和应用。
航测1:500房屋测量技术方案
2018年12月14日 目录 一、技术标准 (3) 二、航飞摄影基本流程 (4) 1.项目所用测量数据 (4) 2.像控点选取要求 (4) 3.飞行及摄影设备 (7) 4.飞行质量要求 (8) 5.影像质量要求 (10) 6.飞行任务规划 (10) 三倾斜摄影测量建模 (11) 3.1空三加密 (12) 3.2加密要求 (14) 3.3模型分块重构 (14) 四立体测图 (16) 4.1 工作流程 (16) 4.2内业采集 (17) 4.3 细部采集 (18) 五外业调绘补测 (19) 六成果整理 (21)
6.1数据编辑 (21) 6.2 数据输出 (22) 七完成成果 (22) 一、技术标准 1.《无人机航摄安全作业基本要求》CH/Z 3001-2010 2.《无人机航摄系统技术要求》CH/Z 3002-2010 3.《低空数子航空摄影测量内业规范》CH/Z 3003-2010 4.《低空数字航空摄影规范》CH/Z 3005-2010 5.《数字航摄仪检定规程》CH/Z 8021-2010 6.《全球定位系统(GPS)测量规范》(GBT18314-2009); 7.GB/T 20257.1-2007《国家基本比例尺地图图式第1部分:1:500 1: 1000 1:2000 地形图图式》 8.《1：500 1：1000 1:2000地形图图式》GBT 20257.1-2007) 9.《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》GB/ T18316-2001) ; 10.《1:500 1：1000 1：2000比例尺地形图航空摄影规范》(GB/T15967-2008); 11.本项目技术设计书。
毕业设计 题目：倾斜摄影测量在三维建模中的应用学院：测绘工程学院 专业：测绘工程 姓名：原一哲 学号： 061410150 指导老师：李军杰 完成时间：2014年5月25日
摘要 机载倾斜摄影测量系统是对常规摄影测量系统的改进和发展，它能够获取常规摄影无法得到的地物立面的纹理信息和几何信息，在数字城市构建中具有重要的意义。本文应用机载倾斜摄影数据进行了三维建模和单斜片测量的应用研究与实验，初步实验表明：倾斜摄影数据应用三维建模单斜片测量是可行的并且具有较好的应用前景。 关键词：倾斜摄影测量，三维建模，单斜片测量
Abstract Airborne oblique photogrammetric system is the improvement of the traditional photogrammetric system ,which can get the facade texture and geometry information that cannot be obtained by conventional photography ,and it is of great significance in the construction of digital city .In this paper,the airborne oblique photogrammetry data were used for three dimensional modeling and single-oblique photo measure.Preliminary experiments showed the good application prospects. Key words:oblique photogrammetry ;three dimensional modeling;single-oblique photo measure.
无人机倾斜摄影数据采集方法探讨 摘要：目前，由于航空倾斜摄影的使用成本过高，所以还没有得到大力推广和 使用。基于这样的情况，笔者阐述了无人机航空倾斜摄影数据采集的方法和技术，从而力求降低成本，对该技术进行大力推广，希望为广大的相关工作者提供一些 参考依据。 关键词：无人机；倾斜摄影；数据；采集；方法 一、我国倾斜摄影数据采集的现状 （一）关于倾斜摄影数据采集 早在上个80年代，国外便出现了倾斜航空摄影技术，但该项技术在我国出现的时间却非常短。一般情况下，该技术指的是在一个飞行平台中搭载几台传感器，而且站在垂直和倾斜的角度来获得需要的影像。最后再借助先进的软件来完成三 维实景模型的建立和制作。 （二）我国常用的相关设备 根据载体，可将我国常使用的倾斜相机分为两类。一类是有人机，另一类则 是无人机。这里主要阐述的是无人机。目前，无人机最常见的代表有北京红鹏企 业生产的无人机倾斜相机，另外还有北京数维翔图企业生产的DM5-2010系列。 （三）存在的问题 如今，我国经常采用的无人机相机成本非常高，普遍价格在十万以上。再搭 配一套无人机飞行平台，整个系统的成本高达上百万。也因此，小范围的倾斜数 据采集具有很低的性价比。所以，这样的技术目前没有得到广泛应用。 二、研究的具体方法 （一）消费级无人机的产生 无人机行业的发展越来越快，市场上产生了众多优质的无人机，比如大疆“精灵”系列。其操作起来简单方便，仅需耗费一星期时间学习，便能开始飞行。目前，民用的无人机普遍被用在不同的领域中，比如航拍、测绘勘探、农林作业、电力 巡线、军事侦查、应急救灾等。 （二）拍摄的要求不高 整个相机系统的组成部分是五台相机，其中四台相机倾斜拍摄，一台相机垂 直下视，根据航线来进行间隔曝光。然而对数据进行研究分析后发现，采集数据 的重点在于得到目标全方位的影像资料。也因此可借助一台相机，采取不同的角 度和顺序来曝光，从而替代五视倾斜摄影相机航线间隔曝光。 （三）实现智能控制 无人机的智能控制包括了两个方面，一个是飞行控制，另一个是相机控制。 但很多生产厂家都使用了APM或者是开源飞行系统。从而为使用者提供开发软 件的平台，比如大疆SDK。也因此，借助程序便能促使相机系统、无人机飞行平 台实现智能控制。 （四）一种科学的思路 综上所述，促使无人机飞行系统和相机系统进行结合，并且对航摄路径进行 一定的设计。能控制曝光的角度和间隔，最终实现倾斜摄影数据的采集，为工作 带来更多的方便。 三、无人机倾斜摄影数据采集方法实验 （一）硬件系统 这里选择DJI“Phantom 4”作为硬件系统。这种无人机继承了DJI的优势，比如
航测1:500房屋测量 欧阳光明（2021.03.07） 技术方案 2018年12月14日 目录 一、技术标准3 二、航飞摄影基本流程4 1.项目所用测量数据4 2.像控点选取要求4 3.飞行及摄影设备7 4.飞行质量要求8 5.影像质量要求9 6.飞行任务规划9 三倾斜摄影测量建模10 3.1空三加密11 3.2加密要求12 3.3模型分块重构13 四立体测图15 4.1 工作流程15 4.2内业采集15
4.3 细部采集16 五外业调绘补测17 六成果整理19 6.1数据编辑19 6.2 数据输出20 七完成成果20 一、技术标准 1.《无人机航摄安全作业基本要求》CH/Z 3001-2010 2.《无人机航摄系统技术要求》CH/Z3002-2010 3.《低空数子航空摄影测量内业规范》CH/Z3003-2010 4.《低空数字航空摄影规范》CH/Z 3005-2010 5.《数字航摄仪检定规程》CH/Z 8021-2010 6.《全球定位系统(GPS)测量规范》(GBT18314-2009); 7.GB/T20257.1-2007《国家基本比例尺地图图式第1部分:1:5001: 10001:2000地形图图式》 8.《1：5001：10001:2000地形图图式》GBT 20257.1-2007) 9.《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》GB/T18316-2001) ; 10.《1:5001：10001：2000比例尺地形图航空摄影规范》 (GB/T15967-2008); 11.本项目技术设计书。 二、航飞摄影基本流程 1.项目所用测量数据
1、项目测区内有高等级平面控制点5个以上（含五个），用于 精度控制。 2、坐标系统：平面坐标系统采用2000国家大地坐标系，中央 子午线117度，投影面为参考椭球面。 3、高程系统：采用1985国家高程基准。 2.像控点选取要求 1）在选择像控点时，应充分考虑布点要求，将像控点的布设与布点方案结合在一起，选择地形测量对天通视良好且可以明确辨认的地物点和目标点； 2）布设的标志应对空视角好，避免被建筑物、树木等地物遮挡；黑白反差不大，地物有阴影以及某些弧形地物不应作为控制点点位目标； 3）航摄相片控制点的选取还需满足以下几个标准： ①像控点应尽量布设在航向旁向重叠的公共区域使控制点能够公用； ②控制点应选在旁向重叠中线附近，离开中线的距离不应大于3cm，当旁向重叠过大或过小而不能满足要求时，应分别布点； 4）控制点距相片边缘不小于1.5cm，距相片的各类标志不小于1mm； 5）位于自由图边的控制点，应布设在图廓线外（如图1）： 图1 像控点布设方案基本图式 6）像控点样式 图2 像片像控点样式
探讨无人机倾斜摄影测量的关键技术及应用领域 摘要：无人机倾斜摄影测量技术能从一个垂直、多个倾斜角度同时采集影像， 弥补了正射影像不能反映地表真实三维景观的缺陷，显著提高了快速三维建模的 速度。本文对无人机倾斜摄影测量的关键技术及应用领域进行探讨。 关键词：倾斜摄影测量；关键技术；应用领域；无人机 引言：时代在进步，科技在发展，为了给各行业领域的生产计划提高必要的技术支持，倾斜 摄影测量这一项高新技术随之出现。无人机倾斜摄影测量技术又作为其一种具体的科学技术 形式应运而生，并推进了倾斜摄影测量技术的变革，极大扩展了倾斜摄影测量技术的应用。 一、无人机倾斜摄影测量基本原理 无人机倾斜摄影技术，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机 上搭载多台摄影仪传感器，同时，从下视、前视、后视、左视、右视，配合惯导系统获取高 精度的多视影像信息，并通过专业软件对多视影像信息进行自动空三、密集匹配、DSM生成 与TDOM纠正或三维建模等，将用户引入符合人眼视觉的真实直观世界。 二、无人机倾斜摄影测量的特点 无人机倾斜摄影测量在实践过程中具有明显的优点，它借助先进的定位技术与科技支持，真实反映并分析被测对象的状况，从而构建出三维实景模型以研究被测对象的各种特征与性质。无人机倾斜摄影测量能够从多角度多方面分析所研究区域的地形与周边实际情况并在短 时间内如实反映测量数据，很大程度上可以弥补传统倾斜摄影测量的不足。而且在实践测量 中选择无人机倾斜摄影测量技术能够节省人力财力资源。 三、倾斜摄影测量技术与传统摄影测量技术的区别 作为一项当代科技高速发展时代下的产物，倾斜摄影测量方法在实践中与传统摄影测量 技术还是有着显著的差别。前者在实践中更具备优势，并拥有远大的发展前景。在测量方式上，倾斜摄影测量技术是通过对所选定的测量区域中的各个摄点的多个方向与角度，如垂直、右视和左视等5个方向的影像进行有效的获取，并生成三维实景模型来研究被摄对象的横断面、大小、规模等特征的一项高新技术。而传统摄影测量技术主要是通过对所选对的测量区 域各摄点的中心投影影像所生成的正射影像来分析和研究被测对象的性质、大小等特征的一 种技术方法。在测量技术探测方面上，传统摄影测量技术用途比较狭隘，仅用于生成正射影 像与绘制地形分布图。而倾斜摄影测量技术的用途除了生成正射影像与绘制地形分布图，还 能够构建三维实景模型，从全方位对被测对象进行分析与研究。 四、无人机倾斜摄影测量的关键技术 1、摄影测量数据获取的关键 1.1相机检校 非量测相机的畸变差一般比较大，在拍摄前应进行较为严格的相机检校，以恢复影像光 束的正确形状，即通过检校获取相机的内方位元素和镜头畸变参数。相机检校内容包括：像 主点的框标坐标（x，y）的测定、相机主距f和畸变系数k的测定。 1.2航摄技术参数与数据传输设置
1倾斜摄影建模 1.1概述 目前来说，倾斜摄影主要应用在于替代传统手工三维建模，倾斜摄影模型有两种成果数据，一种是单体对象化的模型数据，一种是非单体化的模型数据。单体化的模型主要采用半自动化的生产方式，武汉天际航在这方面做了一些研究。非单体化模型采用全自动化的生产方式，自动化建模是基于图形运算单元进行快速三维模型的构建，通过摄影测量原理对获得的倾斜影像数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建、自动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。该过程仅依靠简单连续的二维图像，就能还原出最真实的真三维模型，无需依赖激光点云扫描辅助设备，也无需人工干预便可以完成海量三维模型的批量处理。 1.2自动化建模 目前市面上比较成熟的全自动三维建模软件有AirBus公司的街景工厂（StreetFactory）和被Bentley收购的Acute3D公司的Smart3DCapture以及DP-Smart软件等。
1.2.1 DP-Smart简介 倾斜摄影三维自动建模软件Digital Photo Smart（以下简称DP-Smart）是一套基于从空地多源序列影像，无需人工干预，全自动生成高分辨率真三维模型的自动化建模软件。软件基于摄影测量、计算机视觉与计算几何算法，支持全自动空三计算、密集点云生成、构建TIN 网、自动纹理映射等步骤，实现真三维模型的快速生成。 运用倾斜摄影技术获取沿线的倾斜影像及正射影像数据，通过合理布设部分野外像控点，然后将影像数据、POS数据、野外像控点数据导入DP-Smart自动建模系统进行批处理。在计算三维模型数据或3D TIN 纹理方面，DP-Smart自动建模系统并不需要人工干预。 1.2.2 数据检查与预处理 1）航空影像数据检查与预处理 ●影像数据地面分辨率是否达到要求； ●通过目视观察，影像质量应确保影像清晰，反差适中，颜色饱和， 色彩鲜明，色调一致，有较丰富的层次、能辨别与地面分辨率相适应的细小地物影像，满足外业全要素精确调绘和室内判读的要求； ●影像重叠度的检查，确保影像重叠度是否达到要求； ●影像数据编号，为了方便于后期数据管理和检查。 2）POS数据的检查与预处理（可选） ●POS数据的记录是否与影像一一对应； ●将POS数据整理成软件对应格式。 3）野外控制点成果数据的检查与预处理 ●借助Google Earth检查野外控制点成果
无人机倾斜摄影三维建模技术研究 摘要：倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术， 倾斜摄影三维数据可为智慧城市、规划、测绘、建筑、基础设施建设等多种行业 提供测绘数据来源。由倾斜影像生成三维模型就是倾斜摄影建模。 关键词：无人机；倾斜；摄影；三维建模；技术；分析 一、倾斜摄影测量原理 倾斜摄影测量是通过在同一飞行平台上搭载多台航摄相机，同时从垂直、前视、左视、右视与后视共5个不同的角度采集影像。可在飞行的过程中以同频率 同时获取多个角度的影像。其中，垂直摄影影像，可经过传统航空摄影测量技术 处理，制作4D产品；前视、左视、右视与后视4个倾斜摄影影像，倾斜角度在15°~45°之间，可用于获取地物侧面丰富的纹理信息。通过高效自动化的三维建模 技术，快速构建具有准确地物地理位置信息的真三维空间场景，直观地掌握目标 区域内地形地貌与所有建筑物的细节特征，可为工程建设提供现势、详尽、精确、逼真的空间基础地理信息数据支持和服务。 二、作业流程： 本研究利用大疆Matrice600Pro作为飞行平台，挂载五镜头倾斜摄影相机进 航拍，利用Smart3D软件进行数据处理。成果完成后，可利用Smart3D、SuperMap、3dsMax等相关三维网格、数字点云等浏览软件进行浏览、查看、地 形地物的量测等工作，可利用AutoCAD、Civil3D等相关软件进行测量专业的扩展 应用。具体工作流程如图一所示。 三、航测准备： 空域申请主要包括两方面工作：1、航摄计划制定。根据测区范围，编制航 测范围缩略图，并制定出完成该航测计划所需要的时间计划。2、航摄空域申请。由航测项目所在的地方政府出具《航空摄影空域申请报告》，应获得战区及下属 空军司令部的批准。 航测技术设计主要确定任务来源、测区概况、主要技术依据、技术设计、实 施方案、质量控制与保障、成果提交等内容。 航测设备的检定应由具有相应资历的法定检验单位进行，并出具相应的检定 报告。系统安装调试包括保证无人机有充足的电力并性能稳定，航测相机能正常 拍摄和记录数据，航测的定姿定位系统工作正常。 四、航空摄影 航测前，应根据测区范围、航测比例尺和地面清晰度的要求，设置无人机的 飞行高度，由于倾斜摄影测量的成果有三维表面模型，对航片的清晰度要求较高，所以航高设置不宜太高，影像重叠度应适当加大，一般设置在75%~85%之间。因 为倾斜摄影相机为五镜头相机（一个正摄相机，四个倾斜45度相机），为了保 证测区影像全覆盖，应保证一定的外扩距离，外扩距离应不小于航高。航测时， 通常情况下，航线应按东西向直线飞行，特定条件下，也可根据地形走向与专业 测绘需要，按照南北走向或沿路线、河流、海岸、境界等任意方向飞行。 五、数据处理 像片控制测量就是在测区实地测定像片控制点的平面位置和高程，用于空中 三角测量计算。像片控制点应保证在像片上清晰易辨别处，高程控制点还应保证 选在高程变化不大的地方。由于本研究应用的航摄设备搭载定姿定位系统
附录E 倾斜摄影测量技术要求 E.1低空倾斜航摄系统的要求 E. 1. 1倾斜航摄飞行平台应符合下列规定： 1 相对航高不宜超过500米，最高不超过1,000米。 2 满载续航能力不宜小于0.5h。 3 应具备3级风力气象条件下安全飞行的能力。 4 巡航速度一般不超过100km/h。 任务载荷（包括相机和其稳定装置）不宜小于2kg。 E. 1. 2倾斜摄影相机的基本性能应符合下列规定： 1 各相机镜头为定焦镜头，且对焦无穷远，各相机内方位元素可精确测定。 2 各相机的有效像素不低于2,000万，最高快门速度应不低于1/1000s。 3 各相机之间的相对位置和姿态关系刚性稳定。 4 相机存储器可容纳的影像数量不宜少于2,000张。 E. 1. 3倾斜摄影相机出现下列情况之一时应进行检定： 1 新购置的或上次检定已过有效期。 经过大修或主要部件进行拆卸更换后。 3 在使用或运输过程中产生剧烈震动以后。 4 检定项目和检定方法按照现行行业规程《数字航摄仪检定规程》CH/T 8021的规定执行。 E. 1. 4低空倾斜数字航空摄影系统中搭载IMU/GNSS系统时，机载IMU/ GNSS 系统的要求应符合现行国家规范《IMU/GPS辅助航空摄影技术规范》GB/T 27919的有关规定。 E.2低空倾斜摄影计划与设计 E. 2. 1根据任务需要制定倾斜航摄计划，宜采用1:2000或更大比例尺地形图或影像图进行，或在三维模型系统中进行，航摄计划应明确任务范围、影像分辨率、航摄方法、技术参数、成果类型及精度、航摄期限等基本内容，并制定实施计划。 E. 2. 2航摄设计用基础地理数据应选择摄区最新的地形图、影像图或数字高程模型，设计用图比例尺与垂直影像地面分辨率关系应符合表E.2.2的规定。
倾斜摄影测量技术应用及展望 倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项新的测量技术。它改变了以往航测遥感影像只能从垂直方向拍摄的局限性，倾斜摄影测量技术通过多台传感器从不同的角度进行数据的采集，快速、高效获取丰富的数据信息，真实地反映地面的客观情况，满足人们对三维信息的需求。目前，倾斜摄影测量技术已经应用于实际的生产实践。 本文针对倾斜摄影测量的发展及应用现状、特点、影像的匹配以及摄影测量技术的优势等问题进行了详细的描述，并对数据的处理过程以及存在的问题进行总结。倾斜摄影测量技术作为新兴的高科技成果，它的出现满足了人们的需求，具有广泛应用前景。 1、倾斜摄影测量概述 1.1倾斜摄影测量技术 通过在同一飞行平台上搭载5台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜五个不同的角度采集影像，拍摄相片时，同时记录航高，航速，航向和旁向重叠，坐标等参数，然后对倾斜影像进行分析和整理。在一个时段，飞机连续拍摄几组影像重叠的照片，同一地物最多能够在3张相片上被找到，这样内业人员可以比较轻松地进行建筑物结构分析，并且能选择最为清晰的一张照片进行纹理制作。向用户提供真实直观的实景信息。影像数据不仅能够真实地反映地物情况，而且可通过先进的定位技术，嵌入地理信息、影像信息，获得更高的用户体验，极大地拓展遥感影像的应用范围。 1.2倾斜摄影技术特点 1.2.1反映地物真实情况并且能对地物进行量测 倾斜摄影测量所获得三维数据可真实地反映地物的外观、位置、高度等属性，增强了三维数据所带来的真实感，弥补了传统人工模型仿真度低的缺点。增强了倾斜摄影技术的应用。 1.2.2高性价比 倾斜摄影测量数据是带有空间位置信息的可量测的影像数据，能同时输出DSM、DOM、DLG等数据成果。可在满足传统航空摄影测量的同时获得更多的数据。同时使用倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够有效地降低城市三维建模成本。
航测1:500房屋测量技术方案 2018年12月14日
目录 一、技术标准.................................... 错误!未定义书签。 二、航飞摄影基本流程............................ 错误!未定义书签。 1.项目所用测量数据....................... 错误!未定义书签。 2.像控点选取要求......................... 错误!未定义书签。 3.飞行及摄影设备......................... 错误!未定义书签。 4.飞行质量要求........................... 错误!未定义书签。 5.影像质量要求........................... 错误!未定义书签。 6.飞行任务规划........................... 错误!未定义书签。三倾斜摄影测量建模............................. 错误!未定义书签。 空三加密 ................................... 错误!未定义书签。 加密要求 ................................... 错误!未定义书签。 模型分块重构 ............................... 错误!未定义书签。四立体测图..................................... 错误!未定义书签。 工作流程 .................................. 错误!未定义书签。 内业采集 ................................... 错误!未定义书签。 细部采集 .................................. 错误!未定义书签。五外业调绘补测................................. 错误!未定义书签。六成果整理..................................... 错误!未定义书签。 数据编辑 ................................... 错误!未定义书签。 数据输出 .................................. 错误!未定义书签。七完成成果..................................... 错误!未定义书签。
如何在农村不动产确权中应用无人机倾斜摄影技术 ０引言 倾斜摄影技术是国际测绘领域近年来发展起来的一项高新技术，颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台搭载多台传感器，同时从垂直、四个倾斜五个不同角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。无人机具有响应速度快、处理效率高、运行成本低等优势，两者结合颠覆了传统测绘的作业方式，通过无人机低空多镜头摄影获取高清晰立体影像数据，自动生成三维地理信息模型，快速实现地理信息的获取，具有效率高、成本低、数据精确、操作灵活、侧面信息丰富等特点，满足测绘行业的不同需求。 １无人机倾斜摄影技术 １．１倾斜摄影工作原理 倾斜摄影能从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息，同时记录航高、航速、航向重叠、旁向重叠、坐标等参数。同一地物具有多视角的影像及详尽的侧面信息，将这些影像通过区域网联合平差、多视影像匹 配、ＤＳＭ生成、真正射纠正、三维建模等流程，形成最终测绘产品，如图１所示。 １．２无人机倾斜摄影的优点 （１）能够获取多个视点和视角影像，更加真实地反映地物的实际情况，弥补正摄影像的不足，满足多样化的市场需求。
图１航摄飞行及各视角相片示意图和 倾斜摄影技术流程图 （２）通过无人机倾斜摄影技术获取资料，具有成本低、数据准确、操作灵活的特点，可以用低成本实现立体建模。 （３）节约人力效率高，能极大地调节测绘内、外业的协同工作，解决了由于天气等外因造成的工作延误，把原本大量的外业工作转变成内业工作，极大地解放测绘人的劳动时间，减少外业劳动强度。 （４）测量结果转化应用广泛，可直接利用影像进行相关量测工作，拓展了倾斜摄影技术在行业中的应用。 （５）快速响应突发情况，倾斜影像能为用户提供丰富的地理信息，直观的倾斜影像和相关系统辅助分析，能为应急事件的处置提供辅助决策支持。 ２无人机倾斜摄影在不动产测绘中应用 为验证无人机倾斜摄影技术在不动产测绘应用的可行性，更好地指导今后相关工作的开展，在定远县农村三权发证项目支撑下，进行低空高分辨率倾斜摄影建模与大比例尺测图生产试验。 ２．１数据采集 项目实施分为数据采集、数据预处理、数据生产等三个阶段，采用旋翼无人机进行低空数据采集，数据处理采用ＳｔｒｅｅｔＦａｃｔｏｒｙ（以下简称街 景工厂）软件进行倾斜航空影像数据处理，生产实景三维模型及真正射影像，如图２所示。航飞总体技术指标见表１。