无人机倾斜摄影的具体应用有很多,如三维实景建模、三维城市地图、土石量算、矿区勘察、村镇地籍量算、管道铁道、山林勘察,通过三维建模之后,可以实现标绘、测量、分析、模型优化、内容演示、三维全景展示、可视化管理平台等。今天的重点是倾斜摄影在测量方面的应用和原理。

传统航空摄影只能从垂直角度拍摄地物,倾斜摄影则通过在同一平台搭载多台传感器,同时从垂直、侧视等不同的角度采集影像,有效弥补了传统航空摄影的局限。那么,无人机倾斜摄影系统可以定义为: 以无人机为飞行平台,以倾斜摄影相机为任务设备的航空影像获取系统。
无人机倾斜摄影技术通过超低空倾斜摄影,从一个垂直和四个特定角度倾斜方向获取高清立体影像数据,并多角度采集信息,配合控制点或影像POS信息,影像上每个点都会有三维坐标,基于影像数据可对任意点线面进行量测,获取厘米级的测量精度并自动生成三维地理信息模型,快速获取地理信息,对建筑物等地物高度直接量算;影像中包含丰富的真实环境信息,可对影像信息的数据深度挖掘,具有高效率、低成本、数据精确、操作灵活、侧面信息可用等优点,极大调节测绘内、外业的协同工作,解决了天气等外因造成的传统人工作业延误。

快速土方测量计算
无人机倾斜摄影测量系统将采集到的土方影像数据导入专业软件进行自动生成计算结果,可根据采集到的成果影像对土方进行高度、长度、面积、角度、坡度等数据的快速精准测量。
土方计算原理:
1.无人机搭载倾斜摄影测量系统采集获取详细影像数据。
2.数据导入专业处理软件,一键生成点云数据,自动模拟空间框架。
3.自动生成三维点云模型,并渲染出真实纹理,导出通用三维点云模型数据。
4.计算点云数据的体积,可得到土方体积。

控制测量
控制测量是为了保证空三的精度、确定地物目标在空间中的绝对位置。在常规的低空数字航空摄影测量外业规范中,对控制点的布设方法有详细的规定,是确保大比例尺成图精度的基础。倾斜摄影技术相对于传统摄影技术在影像重叠度上要求更高,现在的规范关于像控点布设要求不适合应用于高分辨率无人机倾斜摄影测量技术。无人机通常采用 GPS 定位模式,自身带有 POS 数据,对确定影像间的相对位置作用明显,可以提高空三计算的准确度。
空中三角测量
以中维空间的自动建模系统为例,讲解空中三角测量的相关要求。
空中三角测量之像片刺点
将野外测量的控制点信息,按照实际位置刺到自动建模系统中,这个工作叫做像片刺点。刺点位置一般是十字交叉的中心、直线的左右角点或直角的内角点,如斑马线的左右角点,根据影像分辨率和斑马线的宽度,估算角点所占的像素,把影像缩放到合适的大小完成刺点。
空中三角测量之空三计算
该系统中空三计算是自动完成,采用光束法区域网整体平差方法进行。即以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元,以中心投影的共线方程作为平差单元的基础方程,通过各光线束在空间的旋转和平移,使模型之间的公共光线实现最佳交会,将整体区域最佳地嵌入到控制点坐标系中,从而恢复地物间的空间位置关系。

传统航空摄影只能从垂直角度拍摄地物,倾斜摄影则通过在同一平台搭载多台传感器,同时从垂直、侧视等不同的角度采集影像,有效弥补了传统航空摄影的局限。那么,无人机倾斜摄影系统可以定义为: 以无人机为飞行平台,以倾斜摄影相机为任务设备的航空影像获取系统。
无人机倾斜摄影技术通过超低空倾斜摄影,从一个垂直和四个特定角度倾斜方向获取高清立体影像数据,并多角度采集信息,配合控制点或影像POS信息,影像上每个点都会有三维坐标,基于影像数据可对任意点线面进行量测,获取厘米级的测量精度并自动生成三维地理信息模型,快速获取地理信息,对建筑物等地物高度直接量算;影像中包含丰富的真实环境信息,可对影像信息的数据深度挖掘,具有高效率、低成本、数据精确、操作灵活、侧面信息可用等优点,极大调节测绘内、外业的协同工作,解决了天气等外因造成的传统人工作业延误。

快速土方测量计算
无人机倾斜摄影测量系统将采集到的土方影像数据导入专业软件进行自动生成计算结果,可根据采集到的成果影像对土方进行高度、长度、面积、角度、坡度等数据的快速精准测量。
土方计算原理:
1.无人机搭载倾斜摄影测量系统采集获取详细影像数据。
2.数据导入专业处理软件,一键生成点云数据,自动模拟空间框架。
3.自动生成三维点云模型,并渲染出真实纹理,导出通用三维点云模型数据。
4.计算点云数据的体积,可得到土方体积。

控制测量
控制测量是为了保证空三的精度、确定地物目标在空间中的绝对位置。在常规的低空数字航空摄影测量外业规范中,对控制点的布设方法有详细的规定,是确保大比例尺成图精度的基础。倾斜摄影技术相对于传统摄影技术在影像重叠度上要求更高,现在的规范关于像控点布设要求不适合应用于高分辨率无人机倾斜摄影测量技术。无人机通常采用 GPS 定位模式,自身带有 POS 数据,对确定影像间的相对位置作用明显,可以提高空三计算的准确度。
空中三角测量
以中维空间的自动建模系统为例,讲解空中三角测量的相关要求。
空中三角测量之像片刺点
将野外测量的控制点信息,按照实际位置刺到自动建模系统中,这个工作叫做像片刺点。刺点位置一般是十字交叉的中心、直线的左右角点或直角的内角点,如斑马线的左右角点,根据影像分辨率和斑马线的宽度,估算角点所占的像素,把影像缩放到合适的大小完成刺点。
空中三角测量之空三计算
该系统中空三计算是自动完成,采用光束法区域网整体平差方法进行。即以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元,以中心投影的共线方程作为平差单元的基础方程,通过各光线束在空间的旋转和平移,使模型之间的公共光线实现最佳交会,将整体区域最佳地嵌入到控制点坐标系中,从而恢复地物间的空间位置关系。