单镜头无人机如何倾斜摄影测量_关于无人机倾斜摄影测量技术的总结

《第三次全国土地调查总体方案》明确了第三次全国土地调查的目标，全面细化和完善全国土地利用基础数据，统筹利用现有数据，按照国家统一标准摸清各类土地的权属和使用权情况。与卫星和载人测绘相比，航空航天遥感技术具有相当大的优势，其中无人机倾斜摄影测量技术得到了越来越多行业的认可和应用。

倾斜摄影测量技术

无人机倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的高新技术。倾斜摄影测量技术的三维数据能够真实反映地物的外观、位置、高度等属性。借助无人机，可以快速采集影像数据，实现全自动三维建模；倾斜摄影数据是具有空间位置信息的可测量影像数据，可以同时输出DSM、DOM、TDOM、DLG等成果。

传统航拍只能从垂直角度拍摄地面物体，而斜拍通过在同一平台上搭载多个传感器，从垂直、侧视等不同角度采集图像，可以有效弥补传统航拍的局限性。

1.飞行平台的性能要求

由于无人机的用途不同，其性能标准也不同。测绘无人机对飞行标准要求较高，可以在载荷、巡航速度、服务升限、续航能力、安全性、抗风能力等方面进行限制。比如：无人机最小载重2kg；多旋翼巡航速度大于6 m/s，固定翼无人机大于10m/s；(3)电池动力寿命大于25 min，内燃机动力寿命大于1h；(4)抗风要求不低于4级风速；无人机服务升限可达1000 m以上，高度不低于3000 m。

2.倾斜摄像机的性能要求

在《低空数字航空摄影规范》相关标准的基础上，所有倾角超过15的都归入斜摄影范畴。倾斜相机的关键技术指标是从不同角度获取图像的能力和单架次操作的广度和深度。可以从图像采集能力、操作时间、曝光功能、电池寿命、POS记录功能等方面来限定倾斜摄像机的性能要求。比如：斜摄影一次曝光采集的像素越高越好，但根据设备成本，单镜头不应低于2000万像素，一次曝光不应低于1亿像素；(2)作业时间至少能满足90 min，最好具备全天候作业能力；有定点曝光功能，保证图像重叠符合要求。

倾斜摄影测量技术的优势

1.倾斜摄影测量技术能够真实地反映地物的真实面貌：倾斜摄影测量技术从五个角度拍摄地面情况，获得的三维数据能够真实地反映地物的原始面貌，客观地再现地物的外观、结构和高度，弥补了传统遥感技术的不足，使倾斜摄影测量技术的应用更加广泛。

2.倾斜摄影测量技术性价比高：倾斜摄影测量技术测得的数据具有空间位置信息和各种影像数据，同时还可以输出DSM、DOM、DLG等数据成果，也符合传统航空摄影测量技术的要求。此外，倾斜摄影测量技术可以通过提取和粘贴纹理来降低三维建模的成本。

3.倾斜摄影测量技术效率高：倾斜摄影测量技术是借助无人机通过数据测量和图像拍摄的全自动模式。实践表明，人工建模1-2年后，利用倾斜摄影测量技术建立三维模型只需3-5个月，大大提高了效率，缩短了时间。

倾斜摄影测量技术的具体应用

1.城市建筑监控

该系统主要是将同一地点不同相位的建筑物真实三维模型与正射影像图数据进行对比分析，通过面积变化、高度变化、灰度变化确定疑似变化区域。然后通过人机交互，与现有地籍、房屋数据进行比对，进一步确定最终的疑似违法建筑，并输出相关信息，供城管部门实地核查。数据分析系统以点云数据、正射影像图和真实三维数据为基础，结合地籍、房屋等空间数据库进行综合分析。经过监测变更、查地籍、查房、整理分析等四个功能模块，最终形成疑似违法建筑信息。

2.城市管理

倾斜摄影测量可以快速建立城市现状的三维实体模型。借助倾斜摄影测量技术，利用航空倾斜摄影测量数据和后期处理的点云信息，可以快速有效地建立三维模型。根据拍摄区域的不同，可以更加灵活地适应城市航拍，有效提高城市建模的效率，同时通过倾斜摄影测量技术数据的不断更新，可以更好地为数字城市提供更好的管理依据。

3.城市规划

过去构建真实场景的三维模型需要非常复杂的步骤，外部操作都是人工完成的。在智慧城市的规划建设中，规模通常很大，人工建模的方法耗费大量人力资源，浪费时间，不适合人工建模。基于倾斜摄影测量技术的城市实景三维建模是一种非人工的自动建模方法。航拍完成后，相关软件会自动处理，需要的人力较少，降低了投入成本。另外，倾斜摄影的建模技术效率高，可以达到几十平方公里。

倾斜摄影测量技术的应用

1.在斜航摄数据影响匹配过程中，由于斜航摄比例尺不一致、分辨率不同、地物遮挡等原因，获得的数据存在很多粗差，严重威胁后续的影像航空三维精度。然而，如何利用倾斜摄影测量中的大量冗余信息，对数据进行高精度匹配，是提高倾斜摄影测量实用性的关键。

2.倾斜摄影测量形成的三维模型表达了整体，但在某些地方存在模型缺失或失真等问题。因此，为了完整准确地表达三维模型，需要在局部区域进行补充测量。常用的方法是用手动相机拍摄照片或利用车载近景摄影测量系统进行辅助测量。

3.随着科学技术的发展，无人机是倾斜摄影测量的一种实用载体。为了增加其便携性和灵活性，无人机续航能力不强。因此，电池的续航能力成为其推广的限制条件，迫切需要开发一种体积小、续航时间长的电池。

摘要

无人机倾斜摄影测量已成为未来航空摄影测量的重要手段和国家航空遥感监测系统的重要补充，并已从研发阶段逐步发展到实际应用阶段。应用成果已在公安、应急、测绘、旅游、环保等行业得到验证，受到越来越多科研工作者和生产者的青睐和好评，大大拓展了倾斜摄影测量技术的应用范围，具有显著的社会效益和经济效益，具有广阔的应用前景和推广价值。