传统三维建模通常使用3dsMax、AutoCAD等建模软件，基于影像数据、CAD平面图或者拍摄图片估算建筑物轮廓与高度等信息进行人工建模。这种方式制作出的模型数据精度较低，纹理与实际效果偏差较大，并且生产过程需要大量人工参与，数据制作周期较长，造成数据时效性较低，因而无法真正满足需要。
倾斜摄影测量技术以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。“十三五”期间，广西国土测绘院利用无人机航测技术服务承担的不动产确权登记、国土空间规划和村庄规划等工作，航飞面积达4500平方公里。
一、数据采集，比“二郎神”还多两只眼
传统测绘，给人的第一印象就是一个人身上背着仪器，肩膀扛着三脚架，翻山越岭、日晒雨淋，去实地采集数据。而无人机航测是无人机根据提前规划的航线，设置的相机参数，然后进行等时间或者等距离采集正射影像，倾斜摄影测量则是在传统影像的基础上进一步“升级”迭代。
以数据采集方式来讲，传统影像是通过飞机上搭载的航摄仪对地面连续摄取相片，而后经过一系列内业处理得到影像数据，获取成果仅有单一的地物俯视角度信息，也就是视角垂直于地面，仅有“一只眼”。而倾斜摄影测量则是通过飞机或无人机搭载5个镜头的相机从前、后、左、右、垂直五个方向对地物进行拍摄，比“二郎神”的3只眼睛还多了2只，从根本上突破了传统摄影只能在垂直角度上拍摄的局限性，通过在无人机上安装多镜头传感器，从多个角度拍摄，以达到采取地理信息的目的，拥有最真实的视觉感受，再通过内业几何校正、影像匹配、平差等一系列处理，得到具有地物全方位信息的数据。简而言之，传统影像上地物是在一个平面的，倾斜摄影测量地物是三维的，它突破了比例尺、地图分幅和投影等限制，实现对现实世界三维表达。
稳定的数据采集，操控的“飞手”也是重要因素。广西国土测绘院现有5名职工顺利通过由中国航空器拥有者及驾驶员协会（AOPA-China）组织监考的理论笔试、现场实操、现场口试和地面站应用四项无人机机长考核，并取得由该组织签发的“民用无人驾驶航空器系统驾驶员合格证”的机长资格，为更快速、更安全的航空测绘作业提供有力保障。
二、数据处理，硬件升级装上“超级大脑”
外业航空摄影数据采集完成后，需要及时将数据导出，转入内业处理阶段。内业处理主要有数据检查、空三加密、建立实景三维模型等步骤。对于数据检查来说，主要就是检查航空摄影的飞行质量以及航拍影像质量，如影像重叠度、像片倾角和旋角、航线弯曲度，影像清晰度等。如果检查内容不满足内业规范和作业任务要求，就要根据实际情况重新拟定飞行计划对局部区域补飞或重飞。空三加密是数据处理的关键环节，在无人机倾斜摄影测量内业数据处理过程中，通常采用光束法区域网联合平差的方法，也称联合平差。联合平差的基本原理是对运用两种不同观测手段得到的数据进行平差，将控制点坐标数据和像片的POS姿态数据作为外方位元素的初始值进行联合平差。第三就是建立实景三维模型。基于原始影像及空三加密成果，即可使用内业处理软件生成三维模型及派生数据。
伴随云计算、5G、人工智能等信息技术不断发展，我国“数字化”“智慧化”进程加快，对测绘地理信息行业的生产效率要求也越来越高。记得2015年，我正在读大三，在贵州省贵阳市参观了第一届“中国国际大数据产业博览会”，琳琅满目的智能化产品，坚定了我从事测绘地理信息行业的决心。2016年，毕业入职广西国土测绘院后，进入遥感与海洋分院，算是真正接触航空摄影测量项目。当时，在数据处理解析空中三角测量（简称“空三加密”）环节，经常需要人“白加黑”“5+2”轮流去守着计算机跑数据，等数据跑出来，还需要人工核查结果，推进下一步工作，不仅耗费时间，而且需要设置不同参数反复测试，才能得到合格的数据精度，成为获取数据成果的“拦路虎”。
近年来，我院不断更新倾斜摄影测量“装备库”，采购2套固定翼无人机、3套多旋翼无人机和1套航测建模工作站集群，无人机采用垂直起降技术，场地依赖度低，灵活性、安全性高。其中一架可搭载5镜头相机，续航时间达120分钟，具备大面积测区倾斜摄影测量作业能力。另外采购的“神器”——航测建模工作站集群，由主计算机工作站和40个子计算机工作站组成，每天影像处理量可达6万张，批处理、速度快、算力大幅提升，处理效率较之前提高10倍，数据处理如同装上“超级大脑”。
三、数据应用，交出亮眼“成绩单”
建立实景三维模型后，应对模型精度进行检查，待模型精度符合相关规范要求，采用内业数据采集平台，对照三维模型采集地形数据，生产出各种地理信息产品。
近年来，广西国土测绘院在使用无人机倾斜摄影测量技术服务项目方面交出了阶段性亮眼“成绩单”，为国土空间规划、“房地一体”不动产登记等重大项目提供数据支撑。对于承接的14个县（市、区）的国土空间规划项目，数字线划图(DLG)是项目中重要的成果数据之一,为了提高DLG的生产效率和精度,我院采用倾斜摄影测量技术生产实景三维模型,基于三维模型进行DLG的采集,并利用检测点对成果进行检测,生产的DLG成果精度可以满足1:500地形图规范要求,为国土空间规划项目生产出高质量、高精度的DLG成果数据。
图5 “飞手”操作无人机进行倾斜摄影测量外业数据采集
2022年上半年，与岑溪市自然资源局签订了《岑溪市农村不动产“房地一体”确权登记项目》，合同金额5104万元，是我院史上合同金额最大的单个项目，在项目中生产数字线划图(DLG)作为底图导出不动产证书是重要一环，我院利用无人机倾斜摄影测量这一“黑科技”，为该项目顺利进行提供了强有力的支撑。此外还承接了包括忻城、苍梧等4县（市）约31万宗农村“房地一体”不动产确权登记工作，无人机倾斜摄影测量技术交出亮眼“成绩单”。
随着数字技术飞速发展，我国提出数字中国、数字政府、数字经济等国家战略，加速推动地理信息产品升级迭代。为响应新时代社会经济发展对地理信息需求，全国各地都正在加速布局实景三维中国建设，实景三维中国工程建成后，可全方位、立体化呈现各类自然资源要素现状和空间分布情况，可高清、立体、可视化精准反映地形空间分布、地表纹理细节、地物形态特征，实现自然空间与数字空间的关联互动，而无人机倾斜摄影测量必将推动实景三维驶入“快车道”。
喜迎二十大，开启新征程。从事测绘地理信息事业的我们将继续砥砺前行，积极探索测绘发展新方向，依托大数据、云计算、人工智能等技术，不断开拓创新，力争打破“卡脖子”的技术壁垒，助力自然资源事业高质量发展。
文章转载于：广西壮族自治区国土测绘院
本文仅限行业学习交流之用，版权、著作权归原载平台及作者所有。我们尊重作者的成果，如涉嫌侵权，请联系我们及时删除。
RGE重点实验室