◎测绘地理◎无人机倾斜摄影测量技术在智慧城市建设中的应用研究Research on the Application of Tilt Photogrammetry Technology of UAV in the Construction of Intelligent City宁利立NING Li-li（北京中色地科测绘有限公司）（Beijing Zhongsedike Surveying and Mapping Co.,Ltd.）【摘要】在智慧城市建设过程中，实景真三维模型对智慧城管、智慧旅游、智慧公安等起着非常重要的作用。基于无人机倾斜摄影测量这一新型技术能够实现自动化实景真三维建模，且模型更为精细化、真实化。【Absrtact】In the process of constructing intelligent city, the three dimensional model of real scene plays a very important role in intelligent city management, intelligent tourism, intelligent public security and so on. The new technology of tilt photogrammetry based on UAV can realize the real 3D modeling of automatic real scene, and the model is more refined and realistic.【关键词】无人机倾斜摄影测量；智慧城市；实景真三维【Keywords】 UAV tilt photogrammetry; smart city; real 3D 1 引言传感器，同时从垂直、侧视等不同角度标准有着更高的要求，可针对其载重、近些年，我国城市化进程不断加快，进行影像采集。无人机倾斜摄影系统的安全性、抗风等级、巡航速度、续航时而城市也逐渐成为了真正意义上的经济飞行平台是无人机，任务设备则为倾斜间以及实用升限等内容做出限定。如社会主导力量。在此背景下，劳动、资摄影相机。相较而言，传统航空摄影仅无人机最低载重为2kg，实用升限能达本、土地等传统意义上的城市增长驱动能从垂直角度进行拍摄。因此在航空影到1000m以上，但海拔高度不应低于要素也逐渐转向了人才、知识、信息、像获取中，无人机倾斜摄影系统可有效3000m，抗风性要求不应低于4级风速；技术等创新要素。换言之，城市发展更弥补传统航空摄影的不足。但无人机倾电池动力续航时间应大于25min，内燃富创新活力，城市运行更具智慧性。智斜摄影系统对飞行平台与倾斜相机的性机动力续航时间则应大于1h；多旋翼巡慧城市的新理念和新实践，已然成为国能有一定的要求。航速度应大于6m/s，而固定翼的巡航速内外学术界和实业界所广泛关注的热点2.1 飞行平台的性能要求度则应大于10m/s。话题。我国也掀起了智慧城市的建设浪目前，测量行业中应用的无人机种2.2 倾斜相机的性能要求潮，而与智慧城市建设密切相关的城市类非常多，按照动力系统可将其分为电倾斜摄影系统其主要包括双镜头、测量技术也引发了全社会的讨论。本文池动力和内燃机动力两种，按照飞行实三镜头、五镜头等多镜头相机以及可对将以无人机倾斜摄影测量实景真三维建现方式则可分为固定翼与旋翼。电池动相机拍摄角度进行调整的单相机系统，模技术为主要研究对象，简要分析其在力无人机的成像质量优于内燃机动力，而获取不同角度影像的能力和单架次作智慧城市建设中的应用。而固定翼的作业效率和续航时间则明显业的广度与深度是倾斜相机的关键技术优于旋翼，但旋翼的飞行稳定性则优于指标。在利用无人机进行航空测量时，2 无人机倾斜摄影系统介绍固定翼。针对不同用途的无人机，其性相机像素不得低于3500万，由于倾斜倾斜摄影可通过同一平台搭载多台能标准也不一样。测绘型无人机对飞行摄影主要是对一次曝光获取的影像像素 75201809智能.indd 752018/9/18 10:43:14技术与应用Technology and Application进行控制，因此不可对单一相机的像素加以限定。至于倾斜相机的性能要求，我们可从其作业时间、续航时间、曝光功能以及获取影像能力、POS记录功能等方面作出限定。尽管倾斜摄影一次曝光所采集的像素越高越好，但应对设备成本加以充分考量。一般而言，单个镜头像素不应低于2000万，一次曝光像素则不应低于1亿。相机作业时间需至少满足90min，为满足特殊测量作业的需求，有些相机最好具备全天候作业能力。此外，有定点曝光功能的相机才能满足影像重叠度的要求。3 无人机倾斜摄影测量技术在智慧城市建设中的应用——以燕郊为例3.1 燕郊智慧城市建设现状燕郊镇是国家高新技术开发区，在数字城市、智慧城市建设、智慧管网建设方面一直处于国内领先地位，为燕郊智慧城市建设了详实、可靠的数据。下面笔者将基于燕郊智慧城市建设研究无人机倾斜摄影测量技术和其应用可行性。3.2 技术路线与作业流程3.2.1 技术路线飞行平台、飞控系统、地面监控系统、地面保障设备以及任务设备、数据传输系统等组成了无人机倾斜摄影测量系统。飞行平台的主要功能在于搭载任务设备与进行航摄飞行；飞控系统的主要功能在于为无人机提供导航、定位和自主飞行控制；地面监控系统对无人机的高度、空速、低速、方位以及航向、航迹和飞行姿态等飞行数据进行接收、存储、显示与回访。任务设备即倾斜摄影相机，其主要任务在于获取并存储各类型航摄影像；地面监控系统与飞行控制系统及其他机载设备之间均通过数据76 201809智能.indd 76传输系统进行数据和控制指令传输。此得每张航片的较精确的外方位元素；外，为保证无人机航摄作业的安全性与3）利用POS数据、像控点数据以有效性，还需设置地面保障设备提供基及影像数据开展空中三角测量，进行控本保障。制点加密处理，获得精确的外方位元素；3.2.2 作业流程4）利用空中三角测量加密处理成首先对任务区域内的行政区数据、果结合垂直影像、倾斜影像数据，运用高程数据和遥感影像数据等进行收集与影像密集匹配技术生产出DSM数据；分析，选择适合的无人机系统，确定相5）利用预处理和增强处理后的影对航高与航摄路线，并应选择合适的天像数据进行DSM数据纹理映射，将像气进行航摄。在航摄实施阶段，首先需素级别的分辨率纹理映射到实景DSM按照预先设置好的航摄路线和时间前往数据表面，利用软件一键式生成初级全现场进行实地勘探，确定好起降点后再要素的城市实景真三维模型；执行飞行。飞行过程中一定要做好飞行6）为保证城市三维模型更为精细控制工作，飞行结束后应对接收数据进化，对模型数据进行补漏与修改；行整理与检查，对不符合要求的数据进7）检查并验收模型成果，符合要行补飞或重复飞行。求后方可提交。3.3 三维建模流程目前用于进行三维建模处理的软件依据无人机倾斜摄影测量系统获取较多，本研究选取了ContextCapture这的有效原始影像和POS数据，制作城市一全自动三维建模处理软件对燕郊智慧实景真三维模型流程如下：城市建设中的实景真三维模型进行制1）对数据质量进行检查，查看原作。这一软件仅需简单的照片即可生产始影像的亮度、饱和度与色相，对数据具有高分辨率的真实三维模型，数据处进行预处理；理速度快，无须人工干预，所制作的三2）利用校验场或CORS站校验维模型极具真实感。本项目中的无人机POS系统，对POS数据进行解算，获（下转第79页）图1 实景真三维模型效图2018/9/18 10:43:14◎测绘地理◎4 结束语人员结合应用项目的设计，建立相应的建设研究[J].测绘通报，2011(9):74-综上所述，随着信息化技术的不断地理信息服务模式，以确保数字城市地76+79.推广和应用，智慧城市建设理念不断深理信息公共平台可以更好地服务于人民。[2]袁存忠，胡海燕，余丽钰.福建省数字入和发展。地理空间框架建设作为智慧城市地理空间框架建设及应用[J].海峡城市建设的核心，需要给予极高地重视，科学，2010(11):54-55+64.为了进一步加强建设效果，还需要工作[1]邓轶，赵红.数字城市地理空间框架（上接第76页）很好地满足智慧城市建设对实景真三维绘通报,2016(11):39-42.系统共配备有一个垂直镜头、四个倾斜模型的需求。三维模型构建完成后，我[2]孙亮,夏永华.基于无人机倾斜摄影技镜头，获取任务区不同角度的原始影像们可通过其与地下管线应用系统的结术测绘大比例尺地形图的可行性研究数据，运用ContextCapture所具备的快合，借助GIS技术、可视化以及三维[J].价值工程,2017,36(8):209-212.速三维场景运算功能，重构了地面景物仿真技术建成具有查询分析、地下管线[3]赵宏,杜明成,吴俐民,勾威,郑莹岗,的实景模型，全要素的城市地上实景真三维空间展示、漫游等功能的系统，进赵雷,靳晓兰.基于倾斜摄影测量技术三维模型建设目的得以实现（图1）。而可为智慧城市建设提供科学有力的数的智慧城市5D产品制作工艺实现[J].据。测绘工程,2016,25(9):73-76.4 结束语较之传统航摄测量方式，无人机倾斜摄影测量影像精度更高，所制作出的[1]谭仁春,李鹏鹏,文琳,潘澄.无人机倾模型也更加精细化、真实化，因此其可斜摄影的城市三维建模方法优化[J].测 79201809智能.indd 792018/9/18 10:43:15