无人机高精度倾斜摄影技术在测量中的应用探讨

引言

科技发展水平不断提高，各种新技术被广泛应用到建筑行业中。我国当前正处于转型发展的重要阶段，各个行业应充分发挥自身优势，实现成功转型。建筑行业是推动社会经济发展的重要产业之一，行业发展深受国家重视，但建筑行业存在资源消耗量大、施工周期长等状况，建筑工程建设中伴随各种问题。无人机倾斜摄影技术应用其中，能够提高建筑工程测绘精度，保证工程建设质量。

1 无人机倾斜摄像基本概述

无人机倾斜摄影就是在无人机设备作用下，通过搭载多台传感器，从垂直和倾斜等各个角度获取影像信息，其打破了传统航测单相机只能从垂直角度进行拍摄的局限，使获取的测绘信息更加准确、全面。倾斜摄像技术通常会配合多台高空间分辨率的数码相机，并为每台相机设定对应的角度，然后将其安装在无人机中，其中包含前视相机、后视相机、左视相机、右视相机等，每个相机的倾斜角度为 15^∘ ～_45^∘ 。通过对无人机倾斜摄影工作原理进行分析，明确其原理为：在一台无人机中安装多台传感器，从各个角度完成摄像，这些影像信息经过图像处理与三维建模分析，形成了比较具体的三维模型。

2 无人机高精度倾斜摄影技术在测量中的应用

2.1 测量控制点的布设

测量控制点用于定位，通过在测量区域选择若干个控制点，可以明确此时无人机所处的位置，并将此时的地理位置加入到拍摄的相片中，作为后期数据处理的重要依据，有助于提升定位精度。一般来说，测量控制点的布设原则应当满足以下要求：（1）控制点处的目标应当足够清晰，易于无人机进行识别，同时与周围的环境形成很大反差。（2）控制点应当尽量少，为此应在拍摄重合的交界处选取控制点。（3）控制点处的拍摄目标应当为宽度 1m 或 2m 左右的像幅目标。（4）控制点应当尽量远离测量区域的其他标志，最小距离为 1m。（5）位于测量区域边缘的控制点应当设置在图形的轮廓线外部。在布设控制点时，在每条航线的分段处布设平高点，同时在航线的首端和末端布设两个控制点，两个控制点应当通过像主点且在垂直于方位线的直线上，航线中部应当布设一个控制点，同时在测量区其他控制点密度较低的地区增加一部分控制点。

2.2 加强算法创新与模型精度优化

当前的三维建模算法在面对复杂场景时，容易出现纹理错位、模型空洞等问题，需要通过技术创新来提升模型精度与真实感。改进三维重建算法：采用基于点云与多视密集匹配的混合建模方法。比如，先利用运动恢复结构（Structure  fromMotion，SfM）技术生成稀疏点云，再通过密集匹配算法补充细节，最后融合倾斜摄影纹理，从而显著增强模型立面与镂空结构的还原度。在对具有复杂镂空结构的古建筑进行建模时，这种方法能够清晰展现出建筑内部的结构细节。动态场景建模技术：针对交通、人流等动态元素，开发时序影像融合算法，实现静态模型与动态数据的叠加，进一步扩展三维 GIS 的实时分析能力。例如，在智能交通领域，能够实时监测道路上车辆的行驶状况，并将其与三维道路模型相结合，为交通管理提供更准确的决策依据。精度验证与校正机制：引入地面控制点（GCP）与实时动态定位（RTK）技术，建立完善的模型精度评估体系，通过误差补偿算法提升空间定位的准确性。通过在建模区域设置多个地面控制点，能够有效提高模型的定位精度，确保模型与实际地理信息的高度契合。

2.3 编辑建筑规划图

在建筑工程测绘中，比较重要的环节在于编辑建筑规划图。如果没有对建筑规划图的科学处理与更新，就无法保证规划图信息的完整性和准确性，这必然会给后续工作带来影响。只有建筑规划图信息完整、准确，才能为建筑工程建设工作有序进行提供支持。在实际工作中，相关人员应对工程竣工情况有一定了解，把获取的信息及时导入工程建设影像数据库中，并保证各影响因素满足相关标准。在建筑工程竣工后期，应重点关注矢量变化，保证影像数据库中的信息准确性，从而为建筑行业建设发展奠定基础。

2.4 实景施工模拟

基于三维实景模型进行施工模拟，可以最接近真实地还原施工过程中可能出现的各种问题，如与周边建构筑物的安全距离是否符合规范要求，工作面大小是否合适，材料堆放场地设置在何处最合适，施工机械设备与居民区的距离是否足够，施工噪音模拟分析等问题，均可在实景施工模拟中呈现并在实际施工前解决，切实发挥增强现实模型的强大优势。

2.5 三维建模方法对比

近年来，在三维点云数据的采集过程中，摄影测量与激光扫描技术被广泛应用。二者具有互补性，选择何种技术取决于项目具体需求。基于二维数据的三维建模在矿区应用时，虽平面模型精度和几何纹理精细度有一定优势，但面对矿区大面积复杂地形，其建模效率低、人工工作量大的缺点凸显，难以满足快速获取矿区整体三维模型的需求。基于三维激光扫描技术获取数据速度快、精度高，但设备昂贵，且矿区环境复杂，数据处理难度大、传输不便，目前缺乏完善的海量点云数据处理软件和算法，在矿区大规模推广应用存在困难。基于倾斜摄影测量技术的三维建模方法在数据处理的自动化水平和效率方面展现出显著优势。其核心特性包括建模速度快、人工参与程度低，并可实现对地物的空间位置、高程和面积等参数的自动提取与量算。这一方法不仅提升了建模的精度，也增强了其在工程实践中的应用价值。当前，无论是软硬件平台还是技术流程，基于倾斜摄影的建模体系均已较为成熟，已成为城市三维建模领域广泛采用的主流技术手段。如前所述，三维建模可采用多种技术路径。激光扫描仪可高效获取目标表面的空间点云信息，所采集的数据可直接导入建模软件进行后续处理与模型重构。尽管激光雷达技术在精度方面表现优异，但从当前实际应用来看，基于影像的建模方式仍在城市建模项目中占据主导地位。尤其是在无人机平台广泛应用的背景下，搭载便携式数码相机开展航空摄影作业成为高效、低成本的建模方案。该方式在图像获取、处理便捷性和经济性方面具有突出优势，正逐步成为虚拟城市建模的重要解决方案。相比激光雷达，虽然受经济因素影响，无人机航空摄影测量受到广泛关注，其图像所提供的表面点密度显著更高。基于航空影像的方法不仅能生成逼真的视觉效果，还能在几何细节表现上产生一定程度的误差，但这些误差在基于图像的渲染过程中被有效利用，从而提升了整体的视觉真实感。

结语

在建筑工程测绘中，无人机倾斜摄影应用能够取得理想的测绘效果，并且应用前景好。通过技术分析，无人机倾斜摄影技术可以被广泛应用在建筑工程测绘、建筑设计与维护等环节，不仅能让测绘结果更加准确，还能实现三维模型建设，为建筑行业提供准确、有效的信息，方便找到工程中存在的问题，提出改进措施，有利于推动我国建筑行业更好发展。

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