1引言
城市的发展与规划密不可分，因此，在规划中建立城市的地形与地貌模型已成为一个非常重要的课题。在常规3D模型构建技术代价高昂的情况下，基于无人机低空遥感的斜视照相技术的发展显得尤为重要。无人驾驶飞机具有造价低廉、多源遥感影像融合等优点，可有效地解决城市空间模型构建中的难点问题，是城市空间模型构建的一种重要方法。本文以我国目前对无人机倾斜测量的应用为基础，在讨论无人机数据处理过程的时候，对其技术内涵和应用价值进行了客观的评价。
2 无人机倾斜摄影测量与数据处理原理
2. 1 无人机倾斜摄影测量技术原理
2010年，无人机航测技术、摄影技术和数据处理技术的融合和应用被引进并逐步发展起来。斜视照相技术则是基于无人侦察机的低空遥测技术，两者结合后的无人侦察机并不适合在极高的空中飞行，因为它本身的重量，一旦遇到极高的温度或气流，很容易造成机械故障。尽管存在着一些不足，但不可否认的是，无人机倾斜照相技术将传统与低空照相技术结合在一起，是一种全新的技术。倾斜摄影是在无人机上搭载多个传感器的多头摄像机，一个正射摄像头配4个倾斜摄像头，以提高测量效果。竖向摄像头与传统的航测摄像头相同，被应用在4D拍摄中，而其他4个斜向摄像头主要是针对地面的纹理进行拍摄，通过多个摄像头的对比与组合，能够更加准确地测量出地面的纹理与物体的高度等。无人机倾斜摄影测量具有比传统航测更高的信息精度，在城市规划中全面提高了3D模型的实用性。
2. 2 无人机倾斜摄影测量三维建模技术流程
在三维模型构建中，无人机倾斜照相测量的功能主要体现在以下几个方面：一是将无人机当作一个可移动的飞行平台，上面装载着各种传感器，并按照特定的测绘要求，在其上安装有相关技术的相机。现在，更普遍使用的是带有五个感应器的照相机。其次，他们还检查了一下无人机上的摄像头和其他东西，确认它们没有任何问题，可以完成下一步的勘探任务。第三，为无人驾驶飞机提供了路径、高度等参数，保证了无人驾驶飞机的安全性，并保证了无人驾驶飞机的数据采集质量。在飞行和视频控制两种方式下，完成了飞行和视频控制两种方式的数据采集工作。在无人机返回之后，就能够使用多视角三维空中三角测量、真三维模型自动化生产等技术手段，来对由无人机拍摄获得的数据进行高速处理，从而对三维模型进行初步的构建。
2. 3 无人机倾斜摄影测量航线规划
在资料收集前，先做好路线计划，是资料收集的重要环节，也是资料收集的重要保障。无人机的图像数据采集与一般的照相工作有很大的不同，一般的照相工作是由手动操控无人机，对目标进行随机、无规律的拍摄，但是在无人机的倾斜摄影测量工作中，要求飞机的飞行要有一定的平稳性，而且要按照实际情况来规划一条路径，而且在这条路径上，无人机的航高要在一定的许可范围之内。对无人驾驶飞机而言，当要求其飞行轨迹有一定规律时，仅依靠手动遥控，很难实现无人驾驶飞机的飞行轨迹。另外，在采集数据的时候，还需要保持一定的速度，这样才能保证图像的采样率和图像的稳定性。此外，在飞行时，气流的流速会对无人机造成一定的干扰，从而破坏其平衡，造成图像数据的模糊。模型对像片的采样率和重叠率有较高的要求，如果仅仅依靠手动操纵遥控器进行飞行，很难掌握，会造成飞行中获得的数据质量不高，进而造成重飞等操作，降低了工作效率，因此，在数据采集之前，有必要进行一次航线规划。通常，测区的最佳外形是长方形，即常规航拍测区的外形。在矩形测区内，航迹规划比较简便，利用平行航迹进行回程摄影。但是在现实生活中，测区的形状很有可能不是规则的多边形，甚至是长条带形状，这会给航线规划和实施带来更大的困难。
3 无人机倾斜测量数据处理
3. 1 无人机空中三角测量点的加密方式
当利用无人机上的5摄像机相机进行测量时，摄像系统会对数据进行自动加密，这种测量方法被称为三角测量点，是由于拍摄过程中的投影中心点、地面点和像点三个点形成了三角形，由这3个点连接而成的直线形成了闭合三角形，每一张独立提取出的像片为一个解算单元。每一张照片之间都有一个共同点，以共同点为基准，再以此为基准，将每一张照片上的光线连接起来，然后对其进行全局性的调整，并对其进行加密，这也是无人机群最常用的加密方法。当需要使用坐标时，按照不同像点的观测值得到相应的误差公式，再通过最小二乘法解方程进行平差，最后在每个像片中获得的6个待定参数就是用户所需的坐标。
3. 2 无人机数据解密处理后的 DSM生成
在使用解密后的资料建立3D模型前，为尽量减少由风等因素引起的影像变形，需要对影像进行粗略的调整，如角度、尺度等。在进行了初步的修正后，我们需要构建出一座图像金字塔，并在此基础上，利用哈里斯算子等实用的工具，从各个层次中抽取出数据的特征。为了保证测量结果的正确性，必须随时关注特征点的分布情况。然后，通过金字塔匹配、多视角匹配、边界特征匹配等方法，获得具有比较高精度的 DSM点云。为了更好地降低在拍摄和数据处理过程中可能出现的误差，对 DSM点云的处理还包括特征滤波处理、通过图像纹理处理的地理识别等。
3. 3 三维模型的建立与精度分析
在利用无人驾驶飞机对地面进行倾角测量，然后对其进行加密、解密，然后再对其进行空间坐标建模。在这一环节中， Bentley ContextCapture用于建立坐标模型和进行数据处理的常用工具，通过 Bentley ContextCapture工具，能够使数据在被加工处理为三维模型的时候具有更高的真实性。相对于其它同类软件，本项目提出的 Bentley上下文 Capture工具具有更高的可恢复性和更小的错误率，可以在城市三维模型中发挥重要的作用。该模型软件的用途非常广泛，不仅可以用于城市规划中的低空遥感摄影数据的3D模型处理，还可以用于某些建筑和矿区等地形的测量和地形图的绘制。由于具有很高的分辨率，这一软件受到了广泛的赞誉，更主要的是， Bentley Context Capture可以对原图像中的条纹等细微细节展开深度还原，可以将图像的边缘位置处理得更真实与光滑，可以满足各种行业对建模的多种需要。
4 实景三维模型的精度分析
从以往的经验来看，利用无人机倾斜测量在城市勘测中的3D取景，可以获得更为直观的坐标信息，其中就有可以用肉眼直接从比例尺上获得各个建筑和其他建筑物的长、宽、高的数据。从3D造型技术在视野范围等各方面的技术运用来看，在对3D造型精度进行分析时，首先要考虑的是分辨率。当然，一个城市的规划和建设是一个世纪的事情，所以要考虑到很多的因素，除了拍摄图像本身的清晰之外，还要特别关注在建立数字模型后，城市中的各个建筑的数学精度，因为在无人机航测中，可能会出现一些偏差，但是，因为现在还没有一个权威的办法来消除这些误差，所以，在考虑数学模型问题的时候，可以多采用数学精度消差法。
在构建三维模型时，可以从模型上直接获得城市中的建筑物等的各种参数，所以，在数据处理中，如何控制测量误差，并尽量减少误差，是十分重要的。同时，还需要在真实场景和模型的基础上，对数据进行精确的计算和处理。当前，在实际应用中，由于观测过程中存在着较大的误差，因此，在实际应用中需要对观测数据进行有效的处理。然而，现在城市规划中的无人机倾斜测量技术已经取得了很大的进展，它虽然不能彻底排除测量过程中外部因素造成的误差，但却可以通过对这些影响因素进行大致的估算，从而极大地提高了测量的总体精度度。
参考文献
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