无人机倾斜摄影测量在城市实景三维建模中的应用研究

引言

城市实景三维建模是现代城市建设与管理的核心工具，为城市规划方案制定、建筑设计细节完善及公共安全事件处置提供关键数据支持，传统三维建模多依赖地面激光扫描设备采集或高空航拍影像获取，无人机倾斜摄影测量技术凭借高效作业、灵活适配特性，成为城市建模领域的新兴选择。无人机搭载多视角高清摄影设备，在城市空域从不同高度与角度获取影像数据，可全面精确重建城市建筑、道路等立体形态，相关技术持续成熟升级，实际应用案例不断积累拓展，无人机倾斜摄影测量在城市建模中的应用前景正凸显独特优势。

一、无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的关键问题

无人机倾斜摄影测量在城市三维建模应用中面临若干关键问题，数据采集的精度和覆盖范围是其一，无人机航拍灵活性较高，能覆盖大范围区域，城市密集区域内，建筑物间遮挡效应与复杂地形常影响数据完整性和精度。倾斜摄影需依托多角度影像获取三维信息，拍摄时相邻建筑物影像重叠及光照变化，可能导致影像数据不一致，进而影响后续建模质量，复杂环境中保证数据准确采集，是无人机倾斜摄影测量技术应用的一大挑战。

影像后期处理与三维重建技术也存在一定难题，无人机采集的影像数据通常需严格匹配和配准，城市这类有复杂建筑结构的环境中尤其如此，影像几何校正、点云生成及三维模型精度优化等环节，依赖高效算法与计算平台。当前图像处理技术面对高密度建筑区时，常无法处理大量复杂数据，导致处理过程中误差积累，影响最终模型精确度，需结合先进计算机视觉和人工智能技术提升数据处理自动化程度，优化算法，减少计算资源消耗，提高效率与精度。

数据融合与应用性问题也不可忽视，城市三维建模需获取建筑物几何形态，还需集成分析土地利用、交通流动等多维信息，现有无人机倾斜摄影测量技术多集中于还原建筑物表面形态，对复杂城市环境中其他元素缺乏全面考虑，有效整合不同来源数据，特别是不同时间与季节下获取的数据，成为模型应用的重要瓶颈。解决此问题需改进现有无人机系统与算法，构建更完善的多源数据融合平台，更好满足城市管理、环境监测等方面需求，问题的解决依赖技术不断创新与多学科协作，实现无人机倾斜摄影测量技术在城市三维建模中的广泛应用。

二、优化无人机倾斜摄影测量技术的策略与方法

优化无人机倾斜摄影测量技术时，提升数据采集精度是首要任务，复杂城市环境中的遮挡与光照变化问题，可借助多传感器融合技术增强数据采集能力，结合激光雷达（LiDAR）与高精度摄影设备，能有效弥补倾斜摄影无法完全捕捉的细节，高楼密集区域表现尤为明显。LiDAR提供精确高度信息，影像则提供丰富纹理细节，二者结合可更全面描述城市三维空间，采用智能飞行规划系统与多机协同作业方式，能提高飞行效率和数据覆盖度，确保数据采集完整性与准确性，减少数据丢失和不一致性问题。

影像后期处理环节，算法优化至关重要，倾斜摄影测量技术的三维重建依赖多视角影像匹配与配准，提高图像匹配精度、减少误差，是优化的关键，近年来，基于深度学习的图像匹配技术和自动化建模方法取得显著进展。这些技术可识别影像中的特征点，自动开展高精度几何校正，减少人工干预，提升数据处理效率与结果精度，点云处理技术的改进同样是提升模型精度的重要环节，采用更高效的点云分类和降噪算法，能减少点云中无关数据的干扰，增强最终三维模型的准确性与可靠

性。

为进一步提升无人机倾斜摄影测量技术的应用性，需着眼数据多源融合与跨领域应用，除建筑物几何重建外，现代城市三维建模还涉及地物识别、环境监测等多个方面，引入地面激光扫描数据、卫星遥感影像及无人机光学影像等多种数据源，可实现对城市环境的全面建模。这一过程需要高效数据融合平台，能自动化处理不同数据源的差异，统一处理框架，确保最终模型的综合性与应用价值，优化数据融合算法，使其适应不同类型和分辨率的数据，进一步提升测量精度与建模效率，推动无人机倾斜摄影测量技术在复杂城市环境中的应用。

三、无人机倾斜摄影测量在城市建模中的应用效果分析

无人机倾斜摄影测量在城市建模中的应用效果，体现出其在多个领域的广泛适应性与优势，无人机获取的多视角影像，结合高精度三维重建算法，可为城市建模提供精准建筑外立面信息，对传统地面调查方法来说，这无疑是效率与精度的一次飞跃。城市规划中，三维模型既能准确呈现建筑物空间布局，也能展示复杂地形下的高程变化，助力开展更科学的城市空间布局与规划决策，城市管理部门借助这些高精度三维模型，可更好开展基础设施维护、公共安全管理等工作，提升城市运行效率与管理水平。

无人机倾斜摄影测量技术在历史遗产保护与文化遗址建模中的效果同样不容忽视，传统遗址建模依赖人工测量或地面激光扫描，这些方法常受测量精度与时间成本限制，无人机倾斜摄影测量技术能在不干扰遗址的前提下，快速高效采集周围环境影像数据，生成高精度三维模型。一些古建筑群和文物遗址的保护工作中，借助无人机开展高频次扫描与建模，有助于建立动态数字档案，为未来保护与修复工作提供准确数据支持，三维模型还可为公众提供虚拟现实（VR）或增强现实（AR）的沉浸式体验，让文化遗产的传播和教育功能得到更好实现。

在应急响应和灾后重建领域，无人机倾斜摄影测量技术展现出极大应用潜力，灾后现场的迅速评估对抢险救灾至关重要，无人机快速飞行并实时获取灾区影像，能在短时间内建立灾后现场三维模型，帮助救援人员掌握灾区地形变化、建筑物受损情况等信息，科学合理部署救援资源。无人机技术持续发展，结合机器学习与自动化建模技术，灾后三维重建的精度和效率不断提升，让城市在灾后恢复过程中更高效开展设施重建、环境修复等工作，进一步提高城市韧性与应急响应能力。

结语：

无人机倾斜摄影测量技术为城市三维建模提供新解决方案，展现出在城市规划、历史遗产保护和应急管理等领域的广泛应用前景，优化数据采集与处理技术后，该方法显著提高建模精度与效率。技术持续成熟，未来在更复杂城市环境中，倾斜摄影测量将发挥更重要作用，为城市管理、环境监测等多个领域提供强有力支持，相关技术实现突破后，预计无人机倾斜摄影测量会在更广泛应用场景中取得显著成果。

参考文献：

[1] 赵晨辉 . 无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用 [J].测绘科学与技术，2023，43(6)：15-22.

[2] 刘海涛，李敏 . 无人机倾斜摄影测量技术优化策略研究 [J].测绘与空间地理信息，2022，45(10)：35-42.

[3] 王鹏，赵霞 . 无人机倾斜摄影测量与传统建模方法对比研究[J]. 城市规划学刊，2021，39(5)：73-80.