【分(fēn)享】傾斜攝影(yǐng)測量技術應用(yòng)範圍現狀與發展前景

發布日期：2018-03-26 00:00 浏覽量：10374

　　近幾年以來(lái)發展起來(lái)的(de)一項新的(de)測量技術傾斜攝影(yǐng)測量技術，其改變了(le)傳統航測遙感影(yǐng)響隻能從垂直方向進行拍(pāi)攝的(de)限制，傾斜攝影(yǐng)測量技術利用(yòng)多(duō)台傳感器從不同的(de)角度對(duì)數據采集，高(gāo)效快(kuài)速的(de)獲取海量的(de)數據信息，真實可(kě)靠的(de)反應地面的(de)客觀情況，滿足人(rén)們對(duì)三維信息的(de)需要。當前，傾斜攝影(yǐng)測量技術已經開始應用(yòng)到現實的(de)生産實踐過程中，文中将主要對(duì)傾斜攝影(yǐng)測量技術的(de)應用(yòng)現狀以及發展展望進行了(le)深入研究，希望爲有關方面提供一定的(de)幫助。
　　作爲一門新興的(de)技術，傾斜攝影(yǐng)測量廣泛使用(yòng)在三維模型當中，可(kě)以使用(yòng)在多(duō)樣的(de)工程測量當中。具體來(lái)講，傾斜攝影(yǐng)測量包含如下(xià)技術：得(de)到外業數據、将各類影(yǐng)響數據匹配、對(duì)平差糾正并處理(lǐ)、對(duì)正射影(yǐng)像進行處理(lǐ)。傾斜攝影(yǐng)測量主要依賴無人(rén)機，從根本上将測量精度提升。與此同時(shí)，利用(yòng)這(zhè)種新式技術，打造方便快(kuài)捷的(de)測量領域。從目前的(de)情形來(lái)看，傾斜攝影(yǐng)測量并未完全完善，維持在探究的(de)情況下(xià)，要将現如今的(de)技術使用(yòng)情況進行明(míng)确，從全面著(zhe)手将攝影(yǐng)測量的(de)總體質量提高(gāo)。

　　1傾斜攝影(yǐng)測量技術相關概述
　　1.1傾斜攝影(yǐng)測量技術内涵
　　攝影(yǐng)測量利用(yòng)影(yǐng)像對(duì)信息的(de)收集、提取、處理(lǐ)表達成果進行研究，它是一門信息科學，對(duì)被攝物(wù)體的(de)大(dà)小、形狀、特性、位置通(tōng)過處理(lǐ)進行獲取。這(zhè)是測繪學當中的(de)一門學科，建設數字地面模型和(hé)測繪各種比例尺的(de)地形圖是它的(de)主要任務，将一些基礎的(de)數據提供給土地信息系統和(hé)各種地理(lǐ)信息系統，影(yǐng)像解譯與幾何定位是攝影(yǐng)測量的(de)兩個(gè)解決問題。爲城(chéng)市發展中的(de)各項工作提供出更加有效的(de)決策上有著(zhe)非常重要的(de)意義和(hé)作用(yòng)。
　　1.2傾斜攝影(yǐng)測量技術的(de)特點
　　傾斜攝影(yǐng)測量技術可(kě)以真實的(de)反映地物(wù)的(de)真實面貌
　　傾斜攝影(yǐng)測量技術通(tōng)過五個(gè)角度對(duì)地面情況進行拍(pāi)攝，獲得(de)三維數據可(kě)以真實的(de)反映地物(wù)的(de)本來(lái)面貌，客觀的(de)再現了(le)地物(wù)的(de)外觀、結構以及高(gāo)度等屬性，彌補了(le)傳統遙感技術的(de)測量不足，使傾斜攝影(yǐng)測量技術應用(yòng)更爲廣泛。
　　傾斜攝影(yǐng)測量技術性價比高(gāo)
　　傾斜攝影(yǐng)測量技術測量的(de)數據帶有空間位置信息和(hé)各種影(yǐng)像數據，同時(shí)還(hái)可(kě)以輸出DSM、DOM、DLG等的(de)數據成果，也(yě)滿足了(le)傳統航測技術的(de)要求，除此之外，傾斜攝影(yǐng)測量技術利用(yòng)提取及貼紋理(lǐ)的(de)方式，還(hái)可(kě)以降低三維建模的(de)成本。
　　傾斜攝影(yǐng)測量技術效率高(gāo)
　　傾斜攝影(yǐng)測量技術是通(tōng)過借助無人(rén)機進行數據測量和(hé)影(yǐng)像拍(pāi)攝的(de)，是一種全自動的(de)模式，通(tōng)過實踐表明(míng)，人(rén)工1～2年的(de)人(rén)工建模，利用(yòng)傾斜攝影(yǐng)測量技術進行三維建模隻需要3～5個(gè)月(yuè)，大(dà)大(dà)提高(gāo)了(le)效率，縮短了(le)時(shí)間。
　　2傾斜攝影(yǐng)測量技術應用(yòng)
　　2.1整合多(duō)視影(yǐng)像
　　在傾斜攝影(yǐng)測量技術中，有大(dà)量的(de)圖像，這(zhè)是由于傾斜攝影(yǐng)測量技術可(kě)以實現垂直數據的(de)采集，也(yě)可(kě)以實現對(duì)數據的(de)訪問。關于傾斜三角剖分(fēn)關于傾斜的(de)一般信息，實現了(le)有序的(de)部署，在這(zhè)種狀态下(xià)，多(duō)視點成像技術之間的(de)關系可(kě)以考慮幾何畸變和(hé)遮擋。在測量模型中，POS增加了(le)更多(duō)的(de)圖像元素的(de)外部方向，皮拉米德，自動測量按照(zhào)精确序列從粗到細。對(duì)于每一層圖像都可(kě)用(yòng)于自動匹配。然後可(kě)以保證更高(gāo)的(de)水(shuǐ)平得(de)到圖像的(de)調整。
　　2.2多(duō)視影(yǐng)像密集匹配
　　攝影(yǐng)測量當中影(yǐng)像匹配是基本問題，多(duō)視影(yǐng)像覆蓋範圍廣，分(fēn)辨率高(gāo)的(de)特點。所以，怎樣在匹配過程中将冗餘信息充分(fēn)考慮，快(kuài)速精準的(de)獲取多(duō)視影(yǐng)像當中同名點坐(zuò)标，從而獲得(de)地物(wù)的(de)三維信息，作爲多(duō)視影(yǐng)像匹配的(de)關鍵點。因爲單獨利用(yòng)一種匹配基元或匹配策略往常無法獲得(de)建模需要的(de)同名點，所以，最近幾年來(lái)，伴随著(zhe)計算(suàn)機視覺發展起來(lái)的(de)多(duō)基元、多(duō)視影(yǐng)像匹配，逐漸變爲人(rén)們研究的(de)重點。當前，這(zhè)個(gè)領域當中的(de)研究獲得(de)了(le)非常大(dà)的(de)進步，比如對(duì)建築物(wù)側面自動識别以及提取。利用(yòng)搜索多(duō)視影(yǐng)像的(de)特征，如建築物(wù)邊緣、牆面邊緣和(hé)紋理(lǐ)，來(lái)确定建築物(wù)的(de)二維矢量數據集，影(yǐng)像上不同視角的(de)二維特征可(kě)以轉化(huà)爲三維特征。
　　2.3生成表面模型密集的(de)多(duō)視影(yǐng)像
　　在客觀上來(lái)講，匹配它是需要提升相應分(fēn)辨率的(de)，以此來(lái)構建一個(gè)數字模型。而DSM就是一種表面的(de)模型，它是景物(wù)實際起伏狀态的(de)代表。表面模型是空間數據的(de)基礎。實際工作中通(tōng)過最初的(de)測量工作，有效辨析連續地物(wù)的(de)具體特性，有效的(de)将其幾何輪廓提取出來(lái)，并且包括有重構屋頂等等。除此之外，可(kě)以重新的(de)設置之前的(de)已經獲取好的(de)多(duō)視影(yǐng)像信息，主要包括有對(duì)分(fēn)割影(yǐng)像以及邊緣的(de)提取和(hé)對(duì)其紋理(lǐ)的(de)分(fēn)析，以此在測量工作中有效的(de)避免一些誤差的(de)出現。
　　3傾斜攝影(yǐng)測量技術的(de)具體應用(yòng)
　　3.1傾斜攝影(yǐng)測量技術在無人(rén)機城(chéng)市建築監測系統應用(yòng)

　　無人(rén)機具備靈動、快(kuài)速、經濟、便捷的(de)特征，将無人(rén)機當做(zuò)航空攝影(yǐng)平台可(kě)以快(kuài)速高(gāo)效率的(de)獲取高(gāo)質量、高(gāo)分(fēn)辨率的(de)影(yǐng)響。（更多(duō)詳情可(kě)看測繪航空攝影(yǐng)）攝影(yǐng)測量當中無人(rén)機所具備的(de)有點就是傳統衛星遙感技術無法超越的(de)，更多(duō)的(de)受到研究者以及生産者的(de)喜愛(ài)，極大(dà)的(de)擴大(dà)了(le)遙感的(de)使用(yòng)範圍和(hé)用(yòng)戶群體，具備非常廣泛的(de)發展前景。無人(rén)機傾斜攝影(yǐng)測量技術已經變爲将來(lái)航空攝影(yǐng)測量的(de)關鍵手段以及國家航空遙感監測系統的(de)關鍵補充，慢(màn)慢(màn)的(de)研究從開發階段發展到了(le)實際的(de)使用(yòng)環節。
　　飛(fēi)行平台
　　考慮到城(chéng)市作業環境的(de)複雜(zá)性，低空航空攝影(yǐng)使用(yòng)無人(rén)飛(fēi)行器需具有小場(chǎng)地起降的(de)能力以及能夠在航攝過程中保持穩定性，優先采用(yòng)兼顧效率與穩定的(de)六旋翼無人(rén)飛(fēi)行器，配備飛(fēi)控系統同步記錄拍(pāi)攝時(shí)位置、姿态等信息。其飛(fēi)行可(kě)靠性高(gāo)、操作使用(yòng)簡單、起飛(fēi)和(hé)著(zhe)陸場(chǎng)地要求低。結合實際低空航空攝影(yǐng)測量的(de)需要，該無人(rén)飛(fēi)行器的(de)性能應滿足的(de)基本指标：任務載重能力應大(dà)于2kg；飛(fēi)行升限不小于800m；控制半徑不小于800m；懸停精度應滿足垂直方向±1m，水(shuǐ)平方向±2m；飛(fēi)行方式應包含自主飛(fēi)行和(hé)手控飛(fēi)行；能夠在－10℃～+40℃的(de)環境下(xià)使用(yòng)；抗風等級應爲地面5級或以上；續航時(shí)間不低于30min。同時(shí)爲保證無人(rén)機的(de)飛(fēi)行安全，還(hái)應配置射彈降落傘模塊。
　　3.1.2傳感器
　　爲建立三維模型，低空航空攝影(yǐng)傳感器需獲取目标地物(wù)在各個(gè)方向的(de)實景影(yǐng)像信息，包括頂視方向及四個(gè)側面方向。爲保證建築立面影(yǐng)像信息可(kě)用(yòng)性，傾斜影(yǐng)像獲取角度以45°左右爲優。根據《低空數字航空攝影(yǐng)規範》（CH/Z/3003-2010），低空航攝應獲取清晰及具有豐富層次且色彩反差适中、柔和(hé)、無缺陷的(de)影(yǐng)像。
　　數據分(fēn)析系統
　　此系統主要是經過對(duì)相同地方不同時(shí)相的(de)建築物(wù)的(de)實景真三維模型和(hé)正射影(yǐng)像圖數據進行比較分(fēn)析，經過面積變化(huà)、高(gāo)度變化(huà)以及灰度變化(huà)等将疑似變化(huà)區(qū)域确定下(xià)來(lái)。再通(tōng)過人(rén)機交互與已有地籍和(hé)房(fáng)屋數據進行對(duì)比進一步确定最終疑似違章(zhāng)建築并輸出相關信息供城(chéng)管部門進行實地核查。數據分(fēn)析系統将點雲數據、正射影(yǐng)像圖以及實景三維數據作爲基礎，同時(shí)結合地籍、房(fáng)屋等空間數據庫等進行綜合分(fēn)析，經過監測變化(huà)、核查地籍、核查房(fáng)屋和(hé)整理(lǐ)分(fēn)析等四個(gè)功能模塊最終形成疑似違章(zhāng)建築的(de)信息。
　　傾斜攝影(yǐng)測量在城(chéng)市管理(lǐ)方面的(de)應用(yòng)
　　借助于數字城(chéng)市平台，傾斜攝影(yǐng)測量在城(chéng)市的(de)三維建模上發揮了(le)重要的(de)作用(yòng)，可(kě)能夠快(kuài)速建立城(chéng)市現狀的(de)三維實體模型，借助傾斜攝影(yǐng)測量技術，可(kě)利用(yòng)航拍(pāi)傾斜攝影(yǐng)數據與後處理(lǐ)點雲信息快(kuài)速有效的(de)實現三維模型構建。針對(duì)不同的(de)拍(pāi)攝區(qū)域，能夠更加靈活的(de)适應城(chéng)市航拍(pāi)，有效提高(gāo)城(chéng)市建模的(de)有效率，同時(shí)通(tōng)過傾斜攝影(yǐng)測量技術數據的(de)不斷更新，能夠更好的(de)爲數字城(chéng)市提供更好的(de)管理(lǐ)依據。在具體的(de)規劃施工的(de)過程中，傾斜攝影(yǐng)測量技術能夠有效的(de)實現建設項目的(de)指标控制，提高(gāo)工程的(de)審批和(hé)決策，爲航空拍(pāi)攝死角快(kuài)速多(duō)維測繪，有效的(de)提高(gāo)了(le)數據統計的(de)可(kě)靠性與科學性。在竣工核實方面，傾斜攝影(yǐng)測量技術能夠有效的(de)克服建築物(wù)的(de)體積龐大(dà)、結構繁瑣的(de)弊端，能夠通(tōng)過無人(rén)機的(de)介入，快(kuài)速獲取相關的(de)圖文資料并進一步進行建模處理(lǐ)，通(tōng)過與先前的(de)設計方案對(duì)比，實現建模數據庫的(de)更新。在輔助規劃方面，傾斜攝影(yǐng)測量技術通(tōng)過有效建模，能夠打破原有的(de)規劃監察方式，實現規劃控制疊加，即節省了(le)人(rén)力物(wù)力，同時(shí)也(yě)更加科學的(de)規範了(le)城(chéng)市用(yòng)地監督管理(lǐ)。
　　3.3傾斜攝影(yǐng)測量在城(chéng)市規劃中的(de)應用(yòng)
　　對(duì)實景進行三維模型的(de)構建
　　以往的(de)三維建模需要非常繁瑣的(de)步驟，同時(shí)外部作業都是人(rén)爲完成。（智慧城(chéng)市建設詳情） 智慧城(chéng)市的(de)規劃建設過程中，通(tōng)常規模面積非常龐大(dà)，利用(yòng)人(rén)工建模的(de)方法消耗非常大(dà)的(de)人(rén)力資源，同時(shí)浪費了(le)時(shí)間，所以人(rén)工建模也(yě)并不适合。基于傾斜攝影(yǐng)測量技術的(de)額城(chéng)市實景三維建模，是非人(rén)工的(de)自動建模方式。航拍(pāi)完成作業後，相關軟件會自動處理(lǐ)，此過程的(de)人(rén)力使用(yòng)較少，降低了(le)投入成本。另外，傾斜攝影(yǐng)的(de)建模技術效率高(gāo)，可(kě)以達到幾十平方千米。

　　航空攝影(yǐng)和(hé)像控測量的(de)數據獲取
　　城(chéng)市規劃當中，利用(yòng)傾斜航拍(pāi)功能，按照(zhào)一定的(de)重疊度以及航線條數，将數萬的(de)曝光(guāng)點進行确定，從而形成照(zhào)片，平均的(de)分(fēn)辨率爲4厘米，最高(gāo)要達到3厘米。完成飛(fēi)行後，利用(yòng)相關軟件對(duì)航拍(pāi)數據進行解壓，再經過與衛星星曆的(de)精密計算(suàn)，得(de)出影(yǐng)像數據提供的(de)地理(lǐ)定位。接著(zhe)，将影(yǐng)像數據質量進行檢驗，符合标準的(de)數據整理(lǐ)到資料中，提交最後的(de)成果。
　　誤差分(fēn)析及優化(huà)措施
　　斜攝影(yǐng)測量技術的(de)應用(yòng)若操作不當會出現一定的(de)誤差。基本分(fēn)爲以下(xià)幾點。第一，原始分(fēn)辨率不足産生誤差。第二，空三加密而産生誤差。Smart3D自動加密中，相匹配的(de)數據中存在誤差，影(yǐng)響其精度。這(zhè)種誤差可(kě)以通(tōng)過人(rén)工糾正的(de)方式優化(huà)空三成果精度。第三，人(rén)工采集時(shí)産生誤差。作業人(rén)員(yuán)需要根據不同的(de)角度将影(yǐng)像進行整體和(hé)局部的(de)對(duì)比，還(hái)要提升自身的(de)作業經驗，這(zhè)樣可(kě)有效提升采集成果準确度。
　　4傾斜攝影(yǐng)測量技術應用(yòng)問題與發展展望
　　4.1傾斜攝影(yǐng)測量技術應用(yòng)問題
　　匹配傾斜航空攝影(yǐng)後期數據影(yǐng)響的(de)過程中，由于傾斜影(yǐng)響攝影(yǐng)比例尺不一緻、分(fēn)辨率差異、地物(wù)遮擋等情況造成獲得(de)的(de)數據當中含有非常多(duō)的(de)粗差，嚴重威脅著(zhe)後續的(de)影(yǐng)像空三精度。可(kě)是，怎樣使用(yòng)傾斜攝影(yǐng)測量當中的(de)大(dà)量冗餘信息進行數據的(de)高(gāo)精度匹配作爲提升傾斜攝影(yǐng)技術實用(yòng)性的(de)關鍵。
　　傾斜攝影(yǐng)測量所形成的(de)三維模型在表達整體的(de)同時(shí)，某些地方存在模型缺失或失真等問題。因此，爲了(le)三維模型的(de)完整準确地表達需要進行局部區(qū)域的(de)補測，常用(yòng)方法是人(rén)工相機拍(pāi)照(zhào)或者使用(yòng)車載近景攝影(yǐng)測量系統進行補測。
　　随著(zhe)科技的(de)發展無人(rén)機作爲傾斜攝影(yǐng)測量實用(yòng)的(de)載體，爲了(le)增加其便攜性和(hé)靈活性，無人(rén)機的(de)續航能力不強，因此，電池的(de)續航能力成爲其推廣的(de)限制條件，研制體積小長(cháng)續航的(de)電池迫在眉睫。
　　4.2傾斜攝影(yǐng)測量技術發展展望
　　近幾年，傾斜攝影(yǐng)測量技術得(de)到了(le)迅速的(de)發展，由于傾斜攝影(yǐng)測量技術能夠獲取建築物(wù)、樹木(mù)等地理(lǐ)實體的(de)紋理(lǐ)細節，不但豐富了(le)影(yǐng)像數據源信息，同時(shí)，高(gāo)冗餘度的(de)航攝影(yǐng)像重疊，爲高(gāo)精度的(de)影(yǐng)像匹配提供了(le)條件，使基于人(rén)工智能的(de)三維實體重建成爲了(le)可(kě)能。無人(rén)機傾斜攝影(yǐng)測量已經成爲未來(lái)航空攝影(yǐng)測量的(de)重要手段和(hé)國家航空遙感監測體系的(de)重要補充，逐步從研究開發階段發展到了(le)實際應用(yòng)階段。應用(yòng)成果已在公安、應急、測繪、旅遊、環保等行業得(de)到了(le)應用(yòng)驗證，受到越來(lái)越多(duō)的(de)研究者和(hé)生産者的(de)青睐和(hé)好評，大(dà)大(dà)地擴大(dà)了(le)傾斜攝影(yǐng)測量技術的(de)應用(yòng)範圍，其社會經濟效益顯著，具有廣闊的(de)應用(yòng)前景和(hé)推廣價值。
　　将來(lái)的(de)進步當中，需要将更加深層次的(de)創新點進行挖掘，在這(zhè)樣的(de)前提基礎上獲取最多(duō)的(de)成果。對(duì)于攝影(yǐng)測量來(lái)講，不應該隻是限制在比較狹窄的(de)現有的(de)技術範圍當中來(lái)，需要将更加廣泛的(de)技術整合起來(lái)，例如将紅外技術、雷達以及光(guāng)譜技術整合，這(zhè)些都能夠融彙于傾斜攝影(yǐng)的(de)範疇。在保證在無人(rén)機的(de)幫助之下(xià)，開拓更加廣闊的(de)測量範圍，利用(yòng)三維建模來(lái)取得(de)大(dà)規模的(de)雲數據。
　　總而言之，面對(duì)傾斜攝影(yǐng)測量來(lái)講，解析了(le)最爲根本的(de)測量原理(lǐ)和(hé)技術特點，和(hé)正射影(yǐng)像常規方式相比較，傾斜測量更加重視三維性的(de)立體空間，重新設定了(le)最原始的(de)測量模型。從發展的(de)趨勢來(lái)講，傾斜攝影(yǐng)測量具備非常高(gāo)的(de)精準和(hé)真實性，将信息處理(lǐ)的(de)總體速度加快(kuài)。經過不斷的(de)完善，傾斜攝影(yǐng)測量會将目前的(de)應用(yòng)空間拓展，發揮了(le)更加高(gāo)層次的(de)工程測量價值。