论文总字数：15504字

摘 要

无人机倾斜摄影测量技术近年来在测量领域得到愈来愈广泛的应用。无人机测量具有灵活方便、受天气场地限制小、低成本、易操作学习的特点，正逐渐取代有人驾驶飞行器测量和卫星遥感的一部分测量任务。倾斜摄影测量将倾斜影像和正射影像结合，弥补了传统航测只有正射影像，对地物斜面信息采集较少的缺陷。本文旨在通过查阅各文献资料，研究无人机倾斜摄影测量技术，了解其应用现状，总结其各方面具体操作实施和规范要求，并对其未来发展做出展望。

关键词：无人机 倾斜摄影测量 数字图像处理

The Theory and Application Analysis of UAV Skewed Photogrammetry

Abstract

UAV tilt photogrammetry technology has been applied more and more widely in surveying field in recent years.UAV measurement is flexible, convenient, limited by weather field, low cost, easy to operate and learn.It is gradually replacing parts of the measurement tasks of manned spacecraft measurements and satellite remote sensing.Oblique photogrammetry combines oblique images with orthophoto，having made up for the defects of traditional aerial photogrammetry only orthophoto and less collection of oblique information.The purpose of this paper is to study the technology of unmanned aerial vehicle (UAV) tilt photogrammetry, with understanding its application status, and summarize the implementation and specification requirements of various aspects, and to make a prospect for its future development.

Key words:UAV;Tilt Photogrammetry;digital image processing

目 录

摘 要 I

Abstract I

第一章 绪论 1

1.1 发展现状 1

1.2 研究现状 3

1.3 具体工作 4

第二章 理论分析 5

2.1 无人机倾斜摄影测量技术与其他各传统测量技术的对比 5

2.1.1 航空测量与地面测量、卫星遥感 5

2.1.2 无人机航空测量与有人驾驶飞机航空测量 6

2.1.3 倾斜摄影测量与垂直摄影测量 6

2.1.4 倾斜摄影测量与三维激光扫描和传统建模技术 7

2.1.5 无人机倾斜摄影测量技术的缺陷 7

2.2 各关键技术的实现 8

2.2.1 数码相机检校 8

2.2.2 像控点和检查点测量 9

2.2.3 倾斜影像空中联合三角测量 11

2.2.4 多视影像密集匹配 12

2.2.5 模型构建 13

2.2.6 自动纹理关联 14

2.3 测量规范与精度分析 15

2.3.1 航高、航线与航摄时间设计 15

2.3.2 精度分析 15

第三章 应用分析 17

3.1 地质灾害三维可视化 17

3.2 城市三维建模 17

3.3 特高压输电线路路径优化 17

3.4 文物修复 18

3.5 大比例尺地形图测绘 19

3.6 桥梁施工 20

第四章 结论 21

4.1 当前状况总结 21

4.2 未来发展展望 21

参考文献 23

绪论

发展现状

莱特兄弟发明飞机后，飞机就在人类社会中占有重要地位。飞机使人可以从高空俯视地面，在观察地面高大地物的死角。而且极大开阔了视野，得以同时观察大量地物，大幅减少了许多地面工作的成本。因此，飞机自然也被广泛运用到测量领域。20世纪20年代无人驾驶飞机的出现使飞机微型化称为可能，无人机包括固定翼无人飞机、无人直升机、多旋翼无人机等。相对于有人驾驶飞机，无人机更小型、灵活、低成本，且场地要求小。因此，在某些小范围测量任务中，无人机比有人驾驶飞机更适合测量。如图1-1到1-4所示。

图1-1 多旋翼无人机

图1-2 无人直升机

图1-3 无人飞艇

图1-4 固定翼无人机

研究现状

倾斜摄影测量技术是近年来新兴起的一项摄影测量技术，较传统摄影测量技术的最大区别是突破了传统技术只能拍摄正射影像、获取地物二维信息的局限。倾斜摄影测量技术在一个飞行器上安置多台传感器，拍摄飞行器正下方和其他多个倾斜的方向的影像。测量人员因此可以获得地物的三维信息，通过影像直接计算出高程，使用更简便的方法建立三维模型，更直观的对地物信息进行进一步的分析。同时倾斜摄影测量技术可以充分获取地物侧面信息，在测量的同时获取地物表面纹理，这也是传统的航测技术所不具备的。

图1-5 倾斜摄影测量示意图

具体工作

无人机倾斜摄影测量的一般工作步骤为：（1）准备工作：包括无人机检查，测量传感器检校，测区概况了解，航高、航线、地面控制点等规划（2）启动无人机进行测量；（3）空三运算；（4）多视影像联合平差；（5）多视影像密集匹配；（6）建模；（7）后期工作：修饰、增加图层属性、发布共享。

理论分析

无人机倾斜摄影测量技术与其他各传统测量技术的对比

航空测量与地面测量、卫星遥感

自人类文明诞生起，测量技术就几乎一直伴随人类社会的发展而发展。地面测量技术已经发展了千年之久，从早期的目测、步测、简易尺规到现代各种各样精密的机械、光学和电子测量仪器，地面测量技术一直向前发展并仍然是测量领域的最主要方式。但是，地面测量技术也始终存在着一些缺陷。

首先，测量人员位于地面，对高大地物的顶部信息采集不足。其次，测量人员和仪器均位于地面，因此视野受到很大限制。尤其在高大建筑物密集和乔木茂盛的地区，为保证测站间同时，测量人员需要大量架设测站，清除遮挡物，测量工作量大幅增加。GNSS技术的出现很好地解决了测站间无法通视的问题，但对于天气影响，树木和建筑遮蔽导致的信号不佳问题仍然没有合适的解决办法。此外，地面测量受环境影响较大，复杂的地形和茂密的植被不仅会阻挡视线，还有可能致使测量员无法到达合适的设站位置。在对地震、滑坡等灾区和污染地区的测量监测时，地面测量员的人身安全受到极大威胁，安全及测量成本问题都难以预料。

在此情况，航空摄影测量技术就具有了较大的优势。航空摄影测量将测站置于空中且可以快速自由移动，测量员因此可以测量地面测量无法到达的位置，也同时省去大量的设站工作，节省了时间成本。另外，测量人员不必与地面直接接触，减少了很多的安全问题。

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