无人机倾斜摄影测量技术及其应用
摘要
关键词
无人机倾斜摄影;策略工程;应用分析
正文
引言
在21世纪,技术发生了变化,这对所有社会阶层都非常重要。这也是一种扭曲的摄影测量方法。它是一个集成传感器的平台,不局限于一个传感器,可以实现同步图像捕捉,从而提供更真实的视觉效果。这种技术有其独特性,应用于经济建筑的许多领域。随着雪地摄影的发展,对导航效率和分辨率的要求也越来越高。增加,从而带来相机斜率测量的进一步创新和改进。这种新的测量技术为照片测量的应用设立了新的标准。
1无人机倾斜摄影测量技术分析
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。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。
2倾斜摄影技术特点分析
近年来,这项技术有了巨大的发展,是一种新的斜摄影测量技术。它使视角更加多样化,不仅仅局限于一个方向,还通过内置传感器增加了图像拍摄的视角。这导致了一个新的世界,眼睛看起来更真实。在本研究中,在该区域的每个位置创建五个方向的图像:垂直、左、右、前和后,以创建三维真实模型并表示所创建的表面特征的大小、形状和侧面。传统的摄影测量主要是制作各种比例尺的正交影像和地图。除上述功能外,斜摄影测量还可以建立三维仿真模型、测量横截面、测量图形侧面和模拟三维场景,通过拍摄图形的360度角来增强照片的应用性。
第一,抓拍的三维效果更真实,观感体现在更真实的状态。其次,可以让模型的材质信息更加真实和丰富。第三,可以进行非常精确的测量。此外,无人机航程短,不仅可以提供简单的影像,还可以在较短的生命周期内捕捉动态影像。将相机技术应用于真实三维模型,将矢量绘图平台应用于地形图,极大地改变了传统测量技术的缺点。
3无人机倾斜摄影测量系统组成
3.1无人机飞行平台
一个好的无人机系统需要集成飞行控制系统、云台、相机、图像传输设备等。,都是基于飞行平台定制的。厂家在研究无人机飞行系统时,要考虑无人机的载荷、续航时间、抗干扰能力、载荷与平台的适应性等。,所以无人机的设计方案也随着应用领域的不同而变化。目前市场上用于无人机外壳的复合材料多为工程塑料,主要是碳纤维、玻璃纤维、树脂等材料的有机结合,成本低、性能好、重量轻。
3.2飞行控制和导航系统
飞行控制系统,简称飞控,是无人机的核心部件。它接收来自传感器的飞行、悬停、姿态变化等各种飞行姿态数据,然后飞控系统会根据这些数据进行计算和判断,发出新的指令,调整动作和姿态。
3.3任务设备
该设备包括相机、相机控制系统和其他相关组件,其主要目的是收集和存储航空照片。在倾斜摄影中,多镜头多视角相机被广泛使用。轻消费级无人机的相机多为飞机自带,多为2000万像素以上的单镜头无测量数码相机。
3.4数据传输系统
数据传输系统主要传输两个方面:无人机飞行参数的实时传输,包括飞行数据的高度、距离、轨迹、航向和测量结果。实时传输无人机采集的图像数据。这些数据存储在存储卡中,航拍后导出供后期数据分析和应用。因此,无人机数据传输和存储技术的好坏将直接影响人们对无人机数据的掌握和数据处理的准确性。
4无人机倾斜摄影技术具体应用
4.1无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的实际运用
某矿山属于露天矿,采用高台阶开采,拥有较高边坡,数十米不等,走向长在几百米到几公里之间,拥有复杂地形变化,难以采用常规方法开展矿山测绘作业。出于对测绘人员人身安全问题的考虑,同时为保证坡度较大区域的测绘数据能够正常采集,计划采用无人机倾斜摄影技术进行矿山测量,实现矿区大比例尺测绘,满足矿区规划设计要求。具体来讲,就是要根据测区面积和地形复杂程度完成摄区划分,然后进行航线、航高、航向重叠等飞行参数设定,完成像控点合理布设。结合规范要求,需要对基准面高程进行确认。按照公式H=f×GSD/a,可以完成测绘精度条件下的航高H计算。式中,f指的是摄影镜头焦距,GSD指的是影像地面分辨率,数值较小说明精度较高,a则为像尺寸大小,焦距与像元迟迟均由摄像机规格决定。选取的航摄系统为HM2200,摄影机为南方测绘倾斜数字航空摄像机,需要完成配套卫星定位系统等系统的配置,以确定各项飞行参数大小。根据飞行时间,可以对航线长度方向等参数进行模拟。采用航线规划软件,能够完成航线模拟,综合考虑航与航高比、摄区长宽比进行航线布设。由于摄区面积较大,需要划分成多个小区域,分航次完成数据采集,像控点的架设需保证测区在控制区内,通过适当加密保证数据采集精度。
4.2三维数字城市建模中的应用
第一,资料收集和准备。收集所测区域的相关资料,了解研究区域的周边环境和需要注意的事项,为进行航测做好充足的前期工作。第二,控制点布设、现场摄影。为保障数据的精度,要选择控制点并对其进行测量,在进行航测的同时,应该设计好飞行航线。地面地物是构成城市三维模型的主要信息,也是城市建筑和交通等重要信息。控制点信息可从前期收集的数字地形图或城市规划设计图上获取控制点平面坐标,也可使用专业测量仪器进行重新测定;同时为了记录部分复杂地貌侧面纹理信息,还需用数码相机现场拍照,便于后期查找与比对。第三,获取影像信息。地面纹理数据信息和地物高程信息数据可通过航天航空摄影技术获得,如无人机倾斜摄影测量技术。无人机倾斜摄影测量系统由飞控系统、地面监控系统、传输系统、地面设备组成。在无人机拍摄前,根据所需要被测地物,设定无人机飞行的航空路线、航摄高度,无人机按照规划的航摄路线拍摄,然后将拍摄的数据信息进行整理,并对影像数据进行质量检查。检查内容包括影像质量、文件格式、影像的重叠度、影像变形及定位定姿系统(position and orientation system,POS)信息与影像对应关系等,若影像符合要求则进一步对获取的航摄影像进行预处理,并将处理后的影像数据成果进行更深入地处理,得到所需成果。
4.3大比例地形测绘中的应用
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]。
4.4在生产建设项目水土保持监管中的应用
无人机倾斜摄影测量技术作为当前新兴的摄影测量技术,在生产建设项目水土保持信息化监管工作中具备较好的适用性。通过资料收集和预处理、无人机倾斜摄影测量、合规性详查等作业工序,可以完成生产建设项目扰动特征、建设状态、扰动合规性、水土保持方案变更情况、表土和取(弃)土场选址及防护情况、水土保持措施落实情况、其他水土保持风险或违规行为识别等大部分监管指标的提取,且具备信息获取丰富、实现真三维量测、综合成本低等优势,相较于传统生产建设项目监管技术手段,具有监管信息提取成本更低、效率更高、比对方式更灵活等优点,在生产建设项目监管工作中具备广阔的应用前景。但目前该技术也面临着设备成本偏高,便携度略低,受空域限制等不足,是进一步推广应用需着力解决的问题。
4.5在农村地籍调查中的应用
农村地籍调查的具体工作涉及农村宗地面积分析、位置定位、宗地权利人信息核实等相关内容。结合实际情况而言,由于农村本身的经济发展水平不高,土地管理存在复杂化和混乱的特点,这会导致农村地籍调查面临诸多难题,尤其是未经人工管控的自然生态环境混乱,在进行信息采集的过程中,极有可能造成遮挡。因此,利用信息化手段打造多元化的摄影测量体系,能够提升农村地籍管理的质量和有效性。无人机倾斜摄影技术主要以无人机为载体,搭载数码摄像装备,利用摄像装备和红外遥感装备获取地物信息,可以在低空摄影的过程中采集大量数据,这种方式能够有效代替传统的人工测量,数据获取整体效率较高。在此基础上进行农村地籍测量,还需要配合传统的宗地界址点测量方式进行优化,这时无人机倾斜摄影技术的优势就显现出来了。事实证明以无人机倾斜摄影测量技术作为地籍调查的主要技术体系,能够有效提升调查结果的精准性和有效性,可以打造高质量高效率的三维模型,全面增强农村地籍调查工作水平和精准性。在未来发展的过程中,还需要不断进行技术升级并改造其他辅助性技术来打造完善的技术系统,这样才可以全面提高农村地籍调查工作的系统性和科学性。
4.6在道路工程测量中的应用
道路工程测量中采用无人机倾斜摄影技术手段辅助作业,为了能够保障测量工作的质量、安全以及效率,需要做好事前的各项准备工作。一般来说,测量作业离不开各类装置和设备的支持,在选择设备与装置时需要做好对比分析,保证设备装置的性能可以达到使用的要求。目前,行业市场中出现了很多新产品和新装置,能够为无人机倾斜摄影作业的开展提供多样化选择,但部分产品具有缺陷和不足,工作人员要结合各类产品的特点,根据作业的需求,对设备的性能展开对比分析,选择适宜的无人机类型,配置高性能摄影装置。道路工程测量外业作业中,采用无人机作业、少量调绘辅助测量,充分利用GNSS-RTK辅助空中三角测量导航与定位,助力内外业数据资料采集工作的同时开展,最大限度减少对地面控制点的数量要求,不仅可以缩短外业作业时间,更重要的是做到了充分利用现代先进技术、确保了测量数据的质量可靠,促进经济效益、社会效益全面提升。
结束语
无人机倾斜摄影测量系统是指无人机搭载高分辨率多视角航空相机,能够高效获取高精度航空照片。航拍后处理软件后,可以快速生成三维模型,真实反映地球表面的实际情况,满足人们对三维信息的需求。本文主要探讨了无人机倾斜摄影测量技术、数据采集流程以及倾斜摄影测量质量指标的分析,为今后在无人机倾斜摄影测量中的应用提供借鉴。
参考文献
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