浅谈倾斜摄影测量与传统航空摄影测量的区别

浅谈倾斜摄影测量与传统航空摄影测量的区别

吉学华

中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队湖南株洲412000

摘要：随着科学技术的发展，测绘行业的产品不仅仅局限于二维地图导航和定位，还能更直观地看到真实的3d场景。本文基于倾斜摄影测量技术的特点，同传统的航空摄影测量相比较，从图像，结果显示形式等将倾斜摄影和传统航空摄影的区别做简单的描述。

关键词：倾斜摄影；航空摄影测量；特点；区别

1前言

倾斜摄影是近年来国际测绘领域发展起来的一种高新技术，它颠覆了以前的正交投影垂直摄影的局限。其通过相同飞行平台上的多个传感器，同时从垂直、四个倾斜、五个不同的角度收集图片，更加直观的展示了世界。其核心原理也是基于共线方程，通过区域网平差计算图像的外方位元素，然后使用高性能计算机和匹配算法来提取特征点云，在密集点云的基础上得到一系列产品。

2倾斜摄影测量技术特点

倾斜摄影测量的特殊性主要体现在其对地面物体真实情况的反应能力。在进行物体测量的环节中，使用摄影测量法，通过对三维数据进行进一步的实现，反映了物体外观的准确性，并进一步确定了物体的位置，测量了高度、海拔等具体的属性，以显示三维数据的真实性和生命力。倾斜摄影具有性价比高的特点。例如，通过对DOM数据结果的分析，实现对数据的全面掌握，有利于将三维建模成本最小化。倾斜摄影测量技术在测绘应用环节，可以通过合理应用无人机（uav）和其他飞行载体，实现自动三维建模。

3与传统航空摄影的区别

3.1影像获取方式的不同

传统航空摄影影像通常采用飞行平台搭载一个镜头相机，获取地面影像，单架次仅能获取下视视角的影像（图1）。倾斜摄影增加了倾斜角度的镜头，例如PAN-5型号相机，采用增加了前视、后视、左视、右视4个倾斜视角镜头同时曝光的方式，同时获取下视和倾斜视角的影像，倾斜视角与下视方向成15度以上的夹角（图2）。

3.2影像信息的不同

传统航空摄影视觉形象，大多只能获得地物的俯视信息，视角的图像边缘也能获取一部分地物的侧面信息，没有重叠区域及横向投影的差别，内容被遮挡的地方几乎没有特性信息。例如，大多数传统航空摄影只能访问到屋顶和房子的少量纹理。建筑很高，由于投影差的原因，生产过程中模糊特性正射影像很难处理（图3），倾斜摄影不仅可以得到传统的航空摄影俯视图，还可获得四个方向倾角特性的信息，能更多访问特性的表面信息，图4为阴影下看不到的情况大大减少。

3.3影像数据量不同

影像数据量的不同，原因大致有三点，①图像重叠率不同。②超出了摄影范围的面积增加，如果你想获得倾斜照片相同的项目范围，考虑到覆盖，倾斜角度的需求将超出航空摄影的项目范围，通常倾斜摄影飞行距离会超越传统的航空摄影两倍多，如图5所示，图中白线是项目的范围线，点是满足传统的航空摄影图像曝光点，可以满足传统的航空摄影生产，灰色和黑色是满足倾斜测量产品图像的曝光点。

③增加数字相机捕捉影像的同时，倾斜摄影测量共获得五个视角，包括阿布视角的图像，以作者参与的实际项目估算，地面分辨率相同的倾斜摄影的数据量将达到传统航空摄影的25到40倍。

3.4区域网平差的异同

区域网平差的方式，与传统航空摄影一样，倾斜摄影测量过程中需要通过相对定位、绝对定位，定位在变形过程中的误差修正模型，加入残差的相对定向和绝对定向也可以应用于倾斜摄影测量。因此，倾斜摄影过程中区域网平差，也可以参照传统航空摄影行业规范，规范中的残差要求也可以用来限制摄影测量区域网平差的结果。不同之处在于传统的航空摄影倾角限制不再适用摄影测量，主要原因是增加了多角度的倾斜摄影测量，其倾角的外方位元素将会大大超越传统的航空摄影测量极限。

3.5成果精度的异同

在同样的环境下，传统的航空摄影可以发现精度的准确性，调整基高比的不同很大程度上可以确定结果的准确性，基高比越大，高程精度越高。传统的航空摄影，因为影像像幅的限制，基高比的提高有很大的限制，甚至更高级的推扫式相机的基高比也不是很大，这导致传统的航空摄影高程精度不能达到其平面精度所能达到的程度。在实际生产过程中，传统的航空摄影平面精度一般在2-3像素之间，高程的精度一般在5-7像素之间。倾斜摄影可以增加扫描和推扫式图像，基础高度比例远远高于传统的航空摄影，加上重叠度的提高可以提高图像的相对定位精度。因此，倾斜摄影高程精度更高，通过实际生产，发现倾斜摄影高程精度一般在1-1.5像素，平面精度一般在2-3像素。

3.6成果的表现形式不同

传统的航空摄影主要是4d产品，第一是生产空三成果，基于数字高程模型和空三成果的数字线划图，使用数字高程模型，通过现场调查生产数字栅格地图。然而倾斜摄影除了生产传统的4d产品以外，主要产品是真正的3d场景和数字表面模型。真正的3d场景可以让用户有更生动的感官体验，可以更直接、更广泛应用于地理信息领域。

3.7其他不同

主要体现在人工参与和需要不同的硬件，传统摄影需要人工干预，主要在是图像预处理、加入的过程中选取控制点。和传统航空摄影相比倾斜摄影不需要加入大量人工干预，大部分的流程由软件自动处理（因为自动化程度的增加，倾斜摄影对硬件的要求也非常高，主要在于CPU频率、内存大小、硬盘读写速度和图形处理单元流量）。

4结束语

倾斜摄影通过反映真实的特征，倾斜的图像可以实现单一的图像测量，可以采集到建筑物的轮廓纹理，给测绘行业带来了巨大的影响。倾斜摄影实际生产操作过程中，参照传统的航空摄影的地方还有很多，除了应考虑本文提到的，不同的地方仍然有很多细节要注意。例如，操作过程的质量控制，质量检验模式等等，但倾斜摄影测量的优点必然导致这项技术在测绘领域广泛应用。

参考文献：

[1]张大林.利用DL1算法实现普通数码影像绘制等高线方法研究[J].四川建筑科学研究，2008（3）.