无人机歪斜拍照丈量技能在使用过程中，存在模型分辨率不一致、精度不可靠、格局不匹配的问题，但没有现行的标准对使命质量进行点评，这在必定程度上限制了无人机歪斜拍照丈量技能进一步开展。

《无人机航空拍照丈量精品教程》：无人机航测外业作业流程（像控点布设、航线规划、仿地飞翔、航拍）和内业数据处理软件（Pix4d、CC、EPS、PhotoScan、Globalmapper）像控点权重分配、空三加密、DOM、DSM、DEM，DLG生成、等高线生成、高程点提取，点云分类过滤分割、点云生成DEM、三维模型生成等。

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本文针对无人机歪斜拍照丈量技能的现状，对从航摄预备( 硬件) 到数据处理使用( 软件) 整个作业流程的技能标准进行了论说，为无人机歪斜拍照丈量技能的从业人员供给一些参考。

无人机歪斜拍照丈量技能是近年来开展起来的一项高新技能，歪斜拍照技能三维数据可真实反映地物的外观、方位、高度等属性； 凭借无人机，可快速收集印象数据，完结全主动化三维建模；歪斜拍照数据是带有空间方位信息的可量测印象数据，能一起输出 DSM、DOM、TDOM、DLG 等多种效果。现在，无人歪斜拍照丈量技能已被越来越多的行业认可和使用，但针对无人机歪斜拍照的国家技能标准一向没有清晰，这就给无人机歪斜拍照作业带来必定困扰。

本文结合实践作业和学习经验，对无人机歪斜拍照丈量技能标准进行初步的讨论。

1. 无人机歪斜拍照体系介绍

传统航空拍照只能从笔直视点拍照地物，歪斜拍照则经过在同一渠道搭载多台传感器，一起从笔直、侧视等不同的视点收集印象，有用弥补了传统航空拍照的限制。那么，无人机歪斜拍照体系能够定义为: 以无人机为飞翔渠道，以歪斜拍照相机为使命设备的航空印象获取体系。

1.1 飞翔渠道的功用要求

现在，市场上无人机的品种繁多，依照动力体系能够区分为内燃机动力和电池动力; 从飞翔完结办法上能够区分为固定翼和旋翼( 单旋翼、多旋翼) 。因为飞翔渠道本身的振动问题，在成像质量上电池动力优于内燃机动力; 在作业功率和续航时刻上，固定翼优于旋翼; 在飞翔稳定性上，旋翼优于固定翼。因为无人机用处不同，其功用标准也不一样。测绘型无人机对飞翔标准要求更高，能够在载重、巡航速度、有用升限、续航时刻、安全性和抗风等级等方面做出限制。

例如:

①无人机最低载重 2 kg;

②多旋翼巡航速度大于 6 m / s，固定翼无人机巡航速度大于10 m / s;

③电池动力续航时刻大于 25 min，内燃机动力续航时刻大于 1 h;

④抗风性要求不低于 4 级风速;

⑤无人机有用升限能到达 1000 m 以上，海拔高度不低于 3000 m。

1.2 歪斜相机的功用要求

在《低空数字航空拍照标准》( CH /Z 3005—2010) 中，对测绘航空拍照也便是笔直拍照的相片倾角有着 如 下 规 定: 倾 角 不 大 于 5，最大不超越12。现有的航测软件处理才能已经有了很大进步，能够在这个标准的根底上，把倾角 15以上的都划归到歪斜拍照的领域。歪斜拍照开展到今天，歪斜相机不再限制相机镜头的数量。歪斜相机的关键技能指标是获取不同视点印象的才能和单架次作业的广度和深度。这包含五镜头、三镜头、双镜头号多镜头相机及能够调整相机拍照视点的单相机体系。在无人机航测标准中，要求航测相机像素不低于 3500万，在歪斜拍照中能够不对单一相机的像素进行限制，而对一次曝光获取的印象像素进行操控。歪斜相机的功用要求能够从获取印象才能、作业时刻、曝光功用、续航时刻、POS 记录功用等方面做出限制。

例如:

①歪斜拍照一次曝光收集的像素越高越好，但要依据设备本钱考量，单个镜头不低于2000 万像素，一次曝光不低于 1 亿像素;

②作业时刻至少能满意 90 min，最好具备全天候的作业才能;

③有定点曝光功用，确保印象堆叠度满意要求。

2.飞翔航线的规划

2.1 航摄高度的确认

无人机歪斜拍照的飞翔高度是航线规划的根底。航摄高度需求依据使命要求选择合适的地上分辨率，然后结合歪斜相机的功用，依照式( 1) 核算H= fGSD/ ( 1)式中，H 为航摄高度，单位为 m; f 为镜头焦距，单位为 mm; 为像元尺寸，单位为 mm; GSD 为地上分辨率，单位为 m。

2.2 航摄堆叠度的设置

低空数字航空拍照标准规则“航向堆叠度一般应为 60% ～ 80%，最小不小于 53%; 旁向堆叠度一般应为 15% ～ 60%，最小不小于 8%”。在无人机歪斜拍照时，旁向堆叠度是显着不行的。不管航向堆叠度还是旁向堆叠度，依照算法理论主张值是 66．7%。能够区分为修建稀疏区域和修建密布区域两种状况来进行介绍。

2.2.1 修建稀疏区域

考虑到无人机航摄时的俯仰、侧倾影响，无人机歪斜拍照丈量作业时在无高层修建、地势地物高差比较小的测区，航向、旁向堆叠度主张最低不小于70%。要获得某区域完好的印象信息，无人机必须从该区域上空飞过。以两栋修建之间的区域为例，假如这两栋修建因为高度对这个区域能形成彻底遮挡，而飞机没有飞到该区域上空，那么不管添加多少相机都不或许拍到被遮区域，从而形成修建模型几许结构的粘连。

2.2.2 修建密布区域

修建密布区域的修建遮挡问题十分严重。航线堆叠度规划缺乏、航摄时没有从相关修建上空飞过，都会形成修建模型几许结构的粘连。为进步修建密布区域印象收集质量，印象堆叠度最多可规划为80% ～ 90%。当高层修建的高度大于航摄高度的1 /4 时，能够采取添加印象堆叠度和穿插飞翔添加冗余观测的办法进行解决。如著名的上海陆家嘴区域歪斜拍照，便是选用了超越 90%的堆叠度进行印象收集以杜绝修建物互相遮挡的问题。印象堆叠度与印象数据量密切相关。印象堆叠度越高，相同区域数据量就越大，数据处理的功率就越低。所以在进行航线规划时还要统筹二者之间的平衡。

2.3 区域掩盖规划

“航向掩盖超出摄区鸿沟线应不少于两条基线。旁向掩盖超出摄区鸿沟线一般不少于像幅的50%”，这是原标准在航摄区域鸿沟掩盖上的确保，但在无人机歪斜拍照时是显着不行的。理论上，需求方针区域边际地物能呈现在像片的任何方位，与测区中心区域的特征点观丈量一样。考虑到测区的高差等状况，能够依照式( 2) 来核算航线外扩的宽度L =H1tan + H2－H3 ( ) +L1 ( 2)式中，L 为外扩间隔; H1 为相对航高; 为相机歪斜角; H2 为拍照基准面高度; H3 为测区边际最低点高度; L1 为半个像幅对应的水平间隔。

3. 操控丈量

操控丈量是为了确保空三的精度、确认地物方针在空间中的肯定方位。在惯例的低空数字航空拍照丈量外业标准中，对操控点的布设办法有详细的规则，是确保大比例尺成图精度的根底。歪斜拍照技能相对于传统拍照技能在印象堆叠度上要求更高，现在的标准关于像控点布设要求不适合使用于高分辨率无人机歪斜拍照丈量技能。无人机通常选用 GPS 定位模式，本身带有 POS 数据，对确认印象间的相对方位作用显着，能够进步空三核算的准确度。

3.1 惯例三维建模

基于 Smart3D 算法，从终究空三特征点点云的视点可 以 提 供 一 个 控 制 间 隔，主张值是按每隔20000 ～ 40000 个像素布设一个操控点，其间有差分POS 数据( 相对较准确的初始值) 的可 以 放 宽 到40000个像素，没有差分 POS 数据的至少 20 000 个像素布设一个操控点。一起也要依据每个使命的实践地势地物条件灵活使用，如地势起伏异常较大的、大面积植被及面状水域特征点十分少的，需求酌情添加操控点。操控点丈量采取附合导线丈量办法，获取高精度方位信息。

3.2 应急测绘保障

发生地震、山体滑坡、泥石流等自然灾害后，为及时获取灾区可量测三维数据，不能依照传统的作业办法进行操控丈量，可经过在 Google 地图读取坐标、手持 GPS 丈量、RTK 丈量等办法快速获取灾区少数操控点，生成灾区真三维模型，为灾后救援供给协助。

3.3 点位选择要求

印象操控点的方针印象应明晰，选择在易于辨认的细小现状地物交点、显着地物角落点等方位固定且便于量测的当地。条件具备时，能够先制作外业操控点的标志点，一般选择白色( 或许赤色) 油漆画十字形标志，并在航摄飞翔之前试飞几张印象，确保十字标志能在歪斜印象上正确辨识。操控点丈量完结后，要及时制作操控点点位散布略图、操控点点位信息表，准确描绘每个操控点的方位和方位信息，便于内业刺点使用。

特别说明：

① 像点标志

在整个像控布设环节，像控标志类型、尺寸巨细及和布设方位至关重要。①标志的类型首要，从用处来说，像控点是模型效果坐标转换的依据。其反映在技能流程上，外业中，需求实测标志点平面坐标和高程；内业中，在空中三角丈量环节，用于像片刺点。因而，像控标志的辨认度、反射光的程度、与周边地物色差巨细都是需考虑的。除了道路已有交通标志线角点和显着明晰线性地物交点，下图是三类亲测好用的标志类型：

②标志尺寸以无人机的空中视角来说，地上标志相当小，不同分辨率的相片对地上标志的巨细要求不同，经实践测验，地上分辨率2-3公分时，地上标志宜在60cmX60cm以上的尺寸，在无人机拍照的像片上才能明晰可见。③方位选择以五镜头相机为例，其歪斜视点一般为45度，歪斜视野很简单被遮挡，除了大树、楼房和途径车辆，还会被高茎杂草、电力线所遮盖，当高空拍照像片时，以像素为单位进行处理，因而，在选择点位时，需避开上述遮挡物。另外，为避免人为损坏，布设可移动标志时还需考虑尽量远离人为活动频频区域。

② 布设流程

①像控预布设在项目预备阶段，需求对测区概况有所了解。通常凭借卫星图进行像控点位的预布设，秉持“角点布设，中心加密，均匀布设”的准则，规划像控点位。外业中，可经过手机定位完结预设点位“放样”。②像控实地测设将预先布设的点位，放样至实地，并于电子地图符号方位、拍照相片作为点之记，以便后续查找、对照和查看。坐标收集多选用RTK获取。③点位补测在工程实践中，像控标志被人为毁坏或遮盖的状况层出不穷，因而需求做好事后点补测作业，确保该处有点，以便构建区域网，到达操控差错累积的作用。④像控数据查看其一、查看本地坐标点位是否与已有地势图坐标系一致，相对方位关系是否正确。像控坐标效果好坏至关重要，需及时查看，以免坐标系不符合要求或点位、点号过错。 其二、查看像片上是否明晰可见像控标志。如像控标志被遮盖或毁坏的问题，可经过查看对应方位像片，及时查看出来，从而提出外业补救方案⑤内业刺点刺点，即在多视角、多幅像片上准确符号出同名操控点的方位。后续经过空中三角丈量解算，将全体坐标纠正至本地坐标系或其它平面坐标系。刺点准则可概括为，“真假结合像素点、不刺过曝像片、不刺像片边际”，尽量多镜头像片皆刺点。

4. 空中三角丈量

以 Context Capture 主动建模体系为例，解说空中三角丈量的相关要求。

4.1 像片刺点

将户外丈量的操控点信息，依照实践方位刺到主动建模体系中，这个作业叫做像片刺点。刺点方位一般是十字穿插的中心、直线的左右角点或直角的内角点，如斑马线的左右角点，依据印象分辨率和斑马线的宽度，预算角点所占的像素，把印象缩放到合适的巨细完结刺点。

4.2 空三核算

该体系中空三核算是主动完结，选用光束法区域网全体平差办法进行。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根底方程，经过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线完结最佳交会，将全体区域最佳地嵌入到操控点坐标系中，从而康复地物间的空间方位关系。

4.3 空三精度

在《数字航空拍照丈量空中三角丈量标准》中，对相对定向中像片连接点数量和差错有清晰的规则，但在无人机歪斜拍照空三中没有相对定向的信息，单个连接点的精度指标也未体现，不能彻底照传统空三那样去挑粗差点，能够从像方和物方两个方面来综合点评空三的精度。物方的精度鉴定比较常用，便是对比加密点与查看点( 剩余像片操控点，不参与平差) 的坐标差； 像方的精度鉴定，经过印象匹配点的反投影中差错来进行操控。空三惯例的精度指标只能体现全体的精度规模，却不能看到局部的精度问题，经过外方位元素标准偏差更能全面的体现。通俗来讲，空三运算的质量指标包含：是否丢片，丢的是否合理；连接点是否正确，是否存在分层、断层、错位; 查看点差错、像控点残差、连接点差错是否在限差以内。

5. 三维模型质量

无人机歪斜拍照丈量技能能够供给三维点云、三维模 型、真 正 射 影 像 ( TDOM) 、数 字 表 面 模 型( DSM) 等多种效果方式，其间三维模型具备真实、细致、详细的特色，通常称为真三维模型。能够将这种实景三维模型当做一种新的根底地理数据来进行精度鉴定，包含方位精度、几许精度和纹路精度 3 个方面。

5.1 方位精度

三维模型的方位精度鉴定跟空三的物方精度鉴定有类似之处，经过比对加密点和查看点的精度进行衡量。在操控点周边比较平整的区域，精度比对简单进行; 在房角、墙线、陡坎等几许特征改变大的当地，模型上的采点差错比较大，精度衡量可靠性降低，能够联合印象作业，得到终究的效果矢量或模型数据再进行比对。

5.2 几许精度

传统手艺建模能够自由规划地物的几许形状，而真三维主动化建模，印象堆叠度越大的当地地物要素信息越全，三维模型的几许特征就越完好。反之，印象堆叠度不行或许呈现破面、漏面、漏缝、悬空、楼底和房檐拉花等状况，影响地物几许信息的完好表达。这种归于原理性问题，无法彻底避免，能够依照下面的办法进行鉴定。在三维模型阅读软件中参照航拍视点固定阅读视角，一起拉伸到与实践分辨率相符的高度去查看模型，看不出显着的变形、拉花即可判定为合格，反之为不合格。

5.3 纹路精度

真三维建模彻底依靠核算机来主动匹配地物的纹路信息，因为原始印象质量不同，导致匹配结果或许存在色彩不一致、明暗度不一致、纹路不明晰等状况。要进步纹路精度就必须进步参与匹配的印象质量，剔除存在云雾遮挡掩盖、镜头反光、地物暗影、大面积类似纹路、分辨率改变异常等问题像片，进步匹配核算的准确度。

6. 结 语

随着我国科技和经济的迅猛开展，无人机歪斜拍照丈量技能的使用也愈加广泛。讨论和制定无人机歪斜拍照丈量的技能标准将极大促进这项技能的标准使用，更好地为国家建设服务。现在，文中仅提出了一些主意，还需在今后的作业中持续学习、实践、改进。