消费级无人机倾斜摄影航线规划及地面站研究

无人机倾斜摄影实景三维技术研究一、引言随着科技的不断发展，无人机倾斜摄影技术作为一种新兴的技术手段，已经在多个领域展现出其独特的优势和应用价值。

该技术通过无人机搭载倾斜摄影相机，从多个角度获取地面目标的影像数据，进而实现实景三维建模。

在城市规划、地质灾害监测、文化遗产保护等领域，无人机倾斜摄影技术能够提供高精度、高效率的三维实景数据，为相关决策提供有力支持。

因此，本文旨在深入研究无人机倾斜摄影技术在实景三维建模中的关键技术及其优化方法，以推动该技术在更广泛领域的应用和发展。

二、相关技术研究现状1.无人机倾斜摄影技术概述：无人机倾斜摄影技术是指通过无人机搭载倾斜摄影相机，同时从垂直和倾斜多个角度采集地面目标的影像数据。

这种技术能够获取更加真实、丰富的三维信息，弥补传统垂直摄影在三维建模方面的不足。

此外，无人机具有机动灵活、成本低廉等优势，使得倾斜摄影技术在实际应用中更加便捷高效。

2.实景三维建模技术：实景三维建模是指利用倾斜摄影数据生成三维点云，进而构建出真实场景的三维模型。

该技术能够还原现实场景的三维形态和结构，为城市规划、灾害评估等提供可视化支持。

实景三维建模的流程主要包括数据获取、点云生成、模型重建和纹理映射等步骤。

3.国内外研究现状：目前，国内外众多学者和机构都在积极开展无人机倾斜摄影实景三维技术的研究工作。

在数据获取方面，研究者们不断探索优化飞行路线和拍摄参数的方法；在点云生成和模型重建方面，各种算法和软件工具不断涌现和完善；在应用领域方面，该技术已经成功应用于城市规划、地质灾害监测、文化遗产保护等多个领域。

三、无人机倾斜摄影数据采集与处理1.无人机平台与传感器选择：选择合适的无人机平台和传感器对于获取高质量的倾斜摄影数据至关重要。

在选择无人机平台时，需要考虑其载荷能力、续航时间、飞行稳定性等因素；在选择传感器时，则需要关注其分辨率、感光度、动态范围等性能指标。

通过综合评估不同无人机平台和传感器的性能特点，可以选择出适合实景三维建模的无人机平台和传感器组合方案。

无人机航摄技术中航迹规划和航线设计的方法与技巧无人机航摄技术在各个领域中得到广泛应用，如农业、测绘、环境监测等。

在实际的航摄操作中，良好的航迹规划和航线设计是保证无人机飞行安全和任务顺利完成的关键。

本文将介绍一些在航迹规划和航线设计中常用的方法和技巧。

1. 飞行任务需求分析在制定航迹规划和航线设计之前，首先需要对飞行任务的具体需求进行分析。

这包括摄影要素的选择、航摄范围的确定、地形和障碍物的分析等。

通过对任务需求的准确分析，可以为后续的航迹规划和航线设计提供明确的指导。

2. 地图制图与飞行计划在航迹规划中，制作地图以及针对飞行任务绘制飞行计划是非常重要的一步。

地图绘制可以基于地面实地考察、航空摄影测量数据、遥感影像等多种数据源，确保航迹与实际情况相符。

在制作飞行计划时，需要结合任务需求和地图制图结果，确定无人机的起飞点、航线分布、摄影重叠度等参数。

3. 航迹规划软件的应用随着技术的发展，航迹规划软件的应用越来越普遍。

这些软件可以根据预设的参数，自动生成航迹规划和航线设计，并能根据地形、气象等实时数据进行调整。

航迹规划软件的使用大大简化了航迹规划的过程，提高了效率和准确性。

4. 航迹规划过程的考虑因素在进行航迹规划时，还要考虑一些因素以确保飞行安全和任务完成的质量。

首先是地形和障碍物的影响，在航迹规划中要避开地形高差大的区域和障碍物，以防止飞行器碰撞。

其次是飞行器的动力和续航能力，在航迹规划过程中要合理安排飞行路径和航线长度，确保飞行器能够顺利完成任务。

此外，还需要考虑无人机的飞行高度和速度，以及摄影要素的覆盖需求等。

5. 航线设计的灵活性和可调性在实际的航摄任务中，航线设计的灵活性和可调性非常重要。

这意味着航迹规划要能够根据实际情况进行调整，以应对地形、气象等变化。

同时，航线设计的可调性也可以根据不同需求进行灵活调整，如增加航线密度、改变航迹分布等，以获得更好的摄影覆盖效果。

6. 航迹规划中的实时监测和调整在飞行过程中，航迹规划并不是一成不变的。

无人机航线规划技术的研究与改进无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是近年来迅速发展起来的一项新兴技术。

无人机的使用范围广泛，包括农业作业、物流配送、城市检测和监测、灾害救援等诸多领域。

然而，无人机的飞行过程需要依赖航线规划技术的支持，以确保安全、高效的飞行。

无人机航线规划技术的研究与改进是提高无人机飞行效果的关键。

航线规划的目标是在充分考虑无人机飞行安全的前提下，寻找一条最优的路径，使无人机能够按照所设定的任务完成飞行。

以下是对无人机航线规划技术的研究与改进的一些方向和方法：首先，考虑无人机航线规划时需要考虑的因素有很多，比如地形、地貌、天气条件、人口密度和限制区域等。

为了更好地规划无人机航线，可以利用遥感技术获取地形和地貌数据，结合天气预报预测无人机飞行期间的天气条件。

使用人口密度数据和限制区域的信息，可以制定相应的规划策略，避免无人机在飞行过程中遇到不必要的风险。

其次，考虑航线规划中的多目标优化问题。

无人机的航线规划往往涉及到多个目标，如最短飞行时间、最短路径、最大任务覆盖等。

这些目标之间可能存在冲突，需要运用多目标优化算法来求解。

比如常用的遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等，可以帮助寻找到权衡各个目标的最优解，并且提高航线规划的效果。

第三，航线规划应该考虑到无人机的能源消耗。

无人机的续航能力是飞行的重要指标之一，因此在规划航线时需要考虑如何最大化无人机的续航时间。

这涉及到航线中是否存在长时间的爬升、滑翔或者飞行时间较长的区域。

通过合理的航线规划和能源管理策略，可以降低无人机的能源消耗，提高飞行效率。

第四，航线规划中的冲突检测和避免是十分重要的。

在无人机飞行的过程中，可能会出现与其他无人机或者飞行器的冲突。

因此，航线规划需要充分考虑冲突检测和避免的方法。

利用机载雷达、摄像头和其他传感器技术，可以实时监测飞行器周围的空域，及时发现并避免潜在的冲突情况，确保无人机飞行的安全性。

倾斜摄影航线算法倾斜摄影航线算法是一种在航空影像数据采集中用于获取高精度、高分辨率、高覆盖率的地表摄影数据的技术。

该算法通过将底部向相机逐渐倾斜的方法，生成一个倾斜的摄影航线，从而获得更加真实、具有立体感的地表摄影数据。

1.航线规划：根据需要采集的区域范围和所要达到的数据精度，确定倾斜摄影航线的起点和终点，并规划出适合这个区域的摄影航线路径。

2.飞行参数设置：根据所使用的倾斜摄影系统的性能和要求，调整相机的倾斜角度、飞行速度、拍摄间隔等参数，以便在飞行过程中确保摄影航线的完成。

3.航线导航：倾斜摄影航线需要经过精确的导航，以确保相机能够在规划的航线上进行正常的拍摄。

在航线导航过程中，GPS和惯性导航系统等工具可以提供实时的位置和姿态信息，以便调整飞行轨迹。

4.图像拼接与处理：倾斜摄影航线拍摄得到的是一系列倾斜的影像，需要进行图像拼接以生成一幅完整的地表摄影画面。

在图像拼接过程中，需要对图像进行配准、去除畸变、消除重叠等处理。

5.三维模型重建：通过倾斜摄影航线拍摄得到的图像数据，可以进行三维模型的重建。

借助摄影测量和计算机视觉等技术，将倾斜摄影航线拍摄的图像进行点云重建、三角网格构建等处理，生成高精度、真实感强的三维模型。

倾斜摄影航线算法的应用非常广泛。

在城市规划和建设中，倾斜摄影航线可以提供高精度的摄影测量数据，帮助进行地形建模、楼宇模型构建等工作。

在文化遗产保护和考古研究中，倾斜摄影航线可以提供详细的遗址和遗迹的摄影数据，为文物保护和文化研究提供重要的依据。

在自然资源调查和环境监测中，倾斜摄影航线可以提供高分辨率的地表摄影数据，用于土地利用调查、环境变化监测等工作。

总结来说，倾斜摄影航线算法通过航空影像数据采集技术，可以获取高精度、高分辨率、高覆盖率的地表摄影数据。

该算法在城市规划、文化遗产保护、自然资源调查等领域有着广泛的应用前景。

20214 DOI：10.19392/ki.1671-7341.202111004消费级无人机倾斜摄影技术难点研究张亚南四川旷谷信息工程有限公司四川成都610000摘要：对大部分小型影视动画、建筑设计公司来说，倾斜摄影制作的实景三维模型，不仅是项目展示的最好平台背景，也是获取项目数据与参数的重要来源。

但是，五镜头倾斜摄影无人机价格较贵、使用要求较高，一般公司若不开展测绘相关工作，配备此类无人机并无必要。

而一般设计公司都会购买轻型无人机进行项目环境拍摄、现状航拍等，本文提出利用轻型的单镜头无人机,采用小航高、5向航线设计、高重叠率的方法拍摄倾斜照片，配以二次空三解决模型瓢、斜、重面问题,再辅以三维软件进行模型修补,从而实现高质量实景模型。

以某车辆段工程为实践，对该方法进行了验证，结果表明，该方法精度完全满足项目需要,模型质量好且作业效率高。

关键词：消费级单镜头无人机;倾斜摄影测量;模型修补1绪论随着倾斜摄影技术的逐渐普及，实景三维模型越来越多的运用到项目展示、BIM模型演示平台制作、影视动画制作中,它能多视点的对现场数据进行收集，建立具有真实尺寸与地理坐标的现场模型,客观地反映地表情况,满足人们对三维信息的需求。

但对于大部分小型影视动画公司、建筑设计公司来说，他们的项目范围大都为几栋楼、一个街区、1~2千平方米，为了这种小项目，专门采购多镜头测绘级无人机制作实景模型即不必要成本也相对太高。

而采用低成本的单镜头消费级无人机进行倾斜摄影拍摄，并利用技术手段弥补单镜头摄影的缺陷，制作出合格的实景三维模型,将极大的促进实景三维模型的应用范围，在城市三维建模、项目前期查勘、项目规划预设计等领域发挥重要作用。

本文基于某城市地铁车辆段设计工程，探讨了使用消费级、单镜头、低价格、轻型无人机进行倾斜摄影测量制作三维实景模型，并通过改进相关作业方法，使用技术手段提高模型质量，降低无人机倾斜摄影测量的应用门槛。

2项目概况本文研究项目为某市地铁规划车辆段工程，地块现状已完成拆迁，项目东西各有已建成的多栋约20层楼的住宅建筑。

无人机倾斜摄影测量技术的应用与精度分析摘要：科技的发展，各领域的技术水平逐渐提高，信息技术应用更加广泛的今天，随着无人机设备的应用范围不断扩大以及无人机产业的成型，以无人机为主要测量设备的测量系统逐步成为了测绘领域的主流。

关键词：无人机；倾斜摄影测量技术；应用；精度引言无人机倾斜摄影测量技术通过无人机低空多位镜头摄影，从不同角度进行数据采集，获取高清晰度的立体影像数据，通过处理软件自动生成三维地理信息模型，快速实现地理信息的获取，进一步扩大了无人机测绘的应用范围，使其在测绘、国土、矿山、林业、电力、数字城市等领域得到了广泛应用。

1应用优势（1）突破了传统航测单相机只能从垂直角度拍摄获取正射影像的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台影像传感器，同时从垂直、倾斜多个不同角度采集带有空间信息的真实影像，以获取更加全面的地物纹理细节，更加真实地反映地物的实际情况。

（2）通过无人机搭载倾斜摄影相机进行地形测绘，配合自动化的影像匹配、建模系统可以减少人工干预，提升工作效率。

（3）节约人力、效率高，能极大地缩短测绘外业的协同工作，解决了由于天气等外因造成的工作延误，把原本大量的外业工作转变成内业工作，极大地缩短了测量人员的劳动时间，降低了外业劳动强度。

（4）倾斜影像能为用户提供丰富的地理信息产品，实现二三维的数据叠加和展示，为相关地籍管理信息系统提供辅助决策分析。

2无人机倾斜摄影测量技术的应用与精度2.1做好测量准备工作以某工程为例：①基于路段实际情况制订对应的摄影测量方案；②对设备、设施的性能指标进行全面检查；③对无人机搭载相机进行校准处理。

在该工程项目中，山地面积占整体面积的80%左右，且大部分地区绝对高程在3900m以上，北部山峰海拔大多在5400m以上，南部山峰海拔都在5100m以上，多数山岭山势陡峻、基岩裸露，局部发育残坡积物，海拔5000m以上的分水岭地带，大多常年冰雪覆盖。

在山势陡峻、常年冰雪覆盖的山路段勘测施工中，为保证勘测工作的有效性和安全性，采用无人机摄影测量技术，并基于环境情况设计对应的应用方案。

无人机航拍摄影中的航线规划方法随着科技的不断进步，无人机摄影已成为摄影领域的一项重要技术。

无人机航拍摄影通过高空俯瞰的视角，可以拍摄出震撼人心的美景，给人们带来全新的视觉体验。

而在实际操作过程中，无人机的航线规划是至关重要的一环。

本文将介绍无人机航拍摄影中常用的航线规划方法。

首先，一种常见的航线规划方法是使用地图或航拍软件进行在线规划。

这种方法通常通过预先设定目标点或区域来规划无人机的航线。

用户可以在软件中输入坐标或选择目标点，软件会自动生成无人机的飞行航线。

这种方法的优点是操作简单，不需要复杂的编程知识，适合初学者使用。

然而，由于缺乏实时数据支持，这种方法可能不能适应实际环境的变化，如风速、建筑物等因素的影响。

其次，另一种常用的航线规划方法是基于自主飞行的智能算法。

这种方法依靠无人机搭载的传感器和相机来感知周围环境，通过内置的算法来自动规划航线。

这些算法可以根据环境变化进行实时调整，如避障、动态目标跟踪等功能。

这种方法的优势是能够适应复杂的环境，提供更高的飞行安全性和摄影稳定性。

但是，这种方法需要先进的无人机设备和专业的飞行技术，并且对算法的要求较高。

除了以上两种方法，还有一种航线规划方法是基于最优路径的算法。

这种方法通过分析目标点的位置、飞行距离和地形条件等因素，寻找最经济、最有效率的航线。

常见的最优路径算法包括A*算法、Dijkstra算法等。

这些算法可以帮助无人机在规定时间内完成飞行任务，并在飞行过程中减少能源消耗。

这种方法的优点是可以提高任务的完成效率，减少无人机的能源消耗。

然而，对于初学者而言，掌握这些算法可能需要一定的数学和编程知识。

此外，航线规划中还需要考虑无人机的安全性和合法性。

无人机飞行区域的安全限制是制约航线规划的重要因素。

在规划航线时，需要遵守当地的无人机飞行规定，确保飞行活动不会危及他人的安全。

此外，还需要考虑无人机的航程、飞行高度和电池寿命等因素，以确保正常完成飞行任务。

倾斜摄影航线算法倾斜摄影航线算法是一种用于无人机摄影的技术方法，可以实现对地面目标的高精度拍摄和测量。

本文将介绍倾斜摄影航线算法的原理、应用和发展前景。

一、倾斜摄影航线算法原理倾斜摄影航线算法基于无人机的倾斜摄影技术，通过调整无人机的飞行轨迹，使摄影机镜头以一定的倾斜角度拍摄地面目标。

倾斜摄影航线算法主要包括以下几个步骤：1. 飞行计划设计：根据目标区域的特点和拍摄要求，确定无人机的飞行轨迹和航线。

这个过程通常需要结合地理信息系统（GIS）等技术，对地形、地貌等进行分析和规划。

2. 路径规划：根据飞行计划，确定无人机的航线和航点。

航点之间的距离和角度要根据倾斜角度和摄影要求进行合理设置，以保证拍摄的覆盖度和重叠度。

3. 姿态控制：通过控制无人机的姿态，使摄影机镜头保持一定的倾斜角度。

这需要借助惯性导航系统（INS）和航向控制系统等技术，对无人机进行精确的控制和调整。

4. 图像处理：对倾斜摄影所得的图像进行处理和拼接，生成高精度的地面目标图像。

这个过程通常需要使用计算机视觉和图像处理的相关算法，对图像进行去畸变、配准和融合等处理。

倾斜摄影航线算法在很多领域都有广泛的应用，特别是在地理测绘、城市规划和环境监测等方面。

以下是一些典型的应用案例：1. 地形测量：倾斜摄影航线算法可以实现对地形的高精度测量和三维重建。

通过对倾斜摄影图像进行处理和分析，可以得到地面高程、坡度和坡向等信息，为地质勘探、地形分析和水资源管理等提供数据支持。

2. 城市建模：倾斜摄影航线算法可以实现对城市建筑物的快速建模和检测。

通过对倾斜摄影图像进行特征提取和分类，可以自动提取建筑物的边界、高度和立面信息，为城市规划和建筑设计提供参考。

3. 环境监测：倾斜摄影航线算法可以实现对环境变化的监测和分析。

通过对倾斜摄影图像进行时序对比和变化检测，可以发现土地利用变化、植被生长和自然灾害等情况，为环境保护和资源管理提供决策支持。

三、倾斜摄影航线算法的发展前景倾斜摄影航线算法在无人机摄影领域具有广阔的发展前景。

无人机倾斜摄影测量技术概况及应用研究摘要：无人机倾斜摄影测量技术是测绘方向的一项高新技术，它通过搭载多台传感器从不同角度采集相关影像，高效快速地获取高分辨率、大视场的、详细的地面数据信息。

随着科学技术的不断发展，无人机倾斜摄影测量技术在越来越多的领域得到了广泛的应用。

本文简述了无人机倾斜摄影测量技术的概况、原理及其在不同领域的应用研究。

关键词：无人机倾斜摄影；原理；应用研究引言在无人机技术问世之前，人们获取地理信息主要依靠传统的人工收集方式，但是，该方式存在一些无可避免的缺点，如获取地理信息成本较高、所需时间较长，从而增加了相关工作的难度。

当无人机出现时，可以快速高效地获得详细可靠的地面数据信息，从而降低成本，同时拍摄视角更加广泛，得到的数据信息也更加完整精确。

无人机倾斜摄影测量技术可以将地面物体的各种信息以全新的方式展现出来，详细地反映地物的真实情况。

因此，无人机倾斜摄影测量技术不断地应用于测绘相关工作中，从而提高了信息数据精度和测量工作的效率。

无人机倾斜摄影测量技术是近几年的新型技术，在各个测绘领域具有广阔的应用前景。

1、无人机倾斜摄影测量技术概况1.1 无人机倾斜摄影测量系统无人机倾斜摄影测量系统主要由两大类组成即影像获取设备和数据处理软件，其中影像获取设备包括无人机系统（飞行平台、任务装置、地面控制站）、航向规划软件和相机。

航线规划比较常见的软件主要有 Pix4Dcapture、Altizure、DJI Gs Pro、智巡者等。

倾斜摄影的相机通常是五镜头的，包含四个倾斜和一个垂直镜头，可以从五个角度同时采集地面物体的影像。

倾斜摄影测量软件主要用于外业获取数据后内业的影像处理[1]。

1.2无人机倾斜摄影测量技术特点及优势无人机倾斜摄影测量技术的特点[2]：（1）获取数据方便简单，很少受外部环境影响；（2）可获取多个视点的影像，影像结果更加真实直观；（3）具有较小的数据量，可通过网络发布进行共享应用；（4）影像分辨率较高，可以清楚显示建筑物的纹理。

浅谈无人机倾斜摄影建模的原理方法无人机倾斜摄影建模是指利用无人机搭载倾斜摄影仪器，通过航测技术获取地面表面的高分辨率图像，再通过特定的处理方法进行精密地图制作的一种技术手段。

相较于传统的航空摄影，无人机倾斜摄影建模具有成本低、数据获取便捷等优势，因此在工程勘察、测绘制图、城市规划等领域得到广泛应用。

无人机倾斜摄影建模的原理是通过无人机搭载的倾斜摄影仪器获取地面表面的多张高分辨率图像，然后利用这些图像进行三维重建和测绘成果的生成。

倾斜摄影仪器一般由多个摄像头组成，可以在不同角度和方向上同时获取地面表面的图像。

在无人机飞行时，倾斜摄影仪器通过连续拍摄大量照片，将地面上的景物以多个视角进行记录和捕捉。

在无人机倾斜摄影建模中，主要的方法包括数据采集、数据处理和数据应用三个步骤。

具体如下：1.数据采集：首先，需要选择合适的无人机和倾斜摄影仪器。

无人机的选择要考虑其飞行稳定性、携带能力和续航能力等因素。

倾斜摄影仪器的选择要考虑其分辨率、视场角和航向角等因素。

然后，根据实际任务的需求，规划飞行航线并进行飞行。

2.数据处理：在数据处理阶段，首先需要对采集的图像进行预处理和校正。

包括图像的几何校正和辐射校正。

几何校正主要是将图像进行去畸变处理，消除摄影仪器本身的误差。

辐射校正主要是对图像进行图像的去噪和增强处理，以提高图像质量。

3.数据应用：在数据应用阶段，主要是进行三维重建和地图生成。

通过将多个视角的图像进行匹配和配准，可以得到地面上的特征点和特征线。

然后，通过三角测量等方法，可以计算出地面上的点的三维坐标，从而实现三维重建。

最后，可以将三维重建结果进行进一步的处理，生成数字高程模型（DEM）、数字地面模型（DSM）和三维实景模型等各种测绘成果。

总结起来，无人机倾斜摄影建模的原理方法主要包括数据采集、数据处理和数据应用三个步骤。

其中，数据采集是选择合适的无人机和倾斜摄影仪器，并进行飞行任务的规划和执行；数据处理是对采集的图像进行预处理和校正，以提高图像质量；数据应用是通过图像的匹配和配准，实现三维重建和测绘成果的生成。

无人机倾斜摄影测量技术流程
无人机倾斜摄影测量技术是一种应用于地理信息系统、测绘、建筑等领域的先进技术。

它通过搭载在无人机上的倾斜摄影系统，实现对地面目标的高精度三维测量和模型重建。

下面将介绍无人机倾斜摄影测量技术的流程。

进行航线规划。

在实施无人机倾斜摄影测量之前，需要根据测量区域的特点和要求，制定航线规划方案。

航线规划包括确定无人机的起飞点、飞行高度、航向角、航速等参数，以确保无人机能够对整个测量区域进行全面覆盖。

进行飞行任务。

根据航线规划方案，操作人员将无人机起飞，并按照设定的参数进行飞行任务。

在飞行过程中，倾斜摄影系统将实时拍摄地面影像，并将数据传输至地面控制中心。

接着，进行数据处理。

在完成飞行任务后，需要对采集到的影像数据进行处理。

首先是影像预处理，包括影像匹配、去除重叠区域、去除云、去除阴影等操作。

然后进行倾斜摄影几何校正，将倾斜摄影影像转换为正射影像。

最后进行数字表面模型（DSM）和数字地形模型（DTM）的生成，以及三维模型的建立。

进行数据分析和应用。

通过对生成的DSM、DTM和三维模型进行分析，可以获取地形、地貌、植被覆盖等信息。

这些信息可以应用于城市规划、自然资源管理、灾害监测等领域，为相关决策提供科学
依据。

总的来说，无人机倾斜摄影测量技术流程包括航线规划、飞行任务、数据处理和数据分析与应用。

通过这一流程，可以实现对地面目标的高精度三维测量和模型重建，为各行业提供更加精准、高效的数据支持。

随着技术的不断发展和应用的推广，无人机倾斜摄影测量技术将在未来发挥越来越重要的作用。

《无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，无人机技术已经广泛应用于各个领域，特别是在摄影测量领域。

无人机倾斜摄影测量技术以其高效率、高精度、低成本等优势，成为了现代测绘领域的重要手段。

本文将重点研究无人机倾斜摄影测量的影像处理技术及三维建模方法，以期为相关领域的研究与应用提供理论支持和技术指导。

二、无人机倾斜摄影测量技术概述无人机倾斜摄影测量技术是指利用无人机搭载的倾斜相机，从多个角度对目标区域进行拍摄，以获取丰富的地表信息。

该技术具有拍摄范围广、数据获取速度快、成本低等优点，为三维建模提供了丰富的数据来源。

三、影像处理技术研究1. 影像预处理影像预处理是倾斜摄影测量数据处理的重要环节，主要包括影像校正、去噪、色彩平衡等。

其中，影像校正旨在消除因无人机飞行姿态、相机镜头畸变等因素引起的图像变形；去噪则是为了消除图像中的随机噪声和系统噪声，提高图像质量；色彩平衡则是为了使图像色彩更加真实、自然。

2. 影像配准与拼接影像配准与拼接是倾斜摄影测量数据处理的核心环节。

通过影像配准，将不同角度、不同时间的影像数据在空间上进行匹配，实现影像间的相对定位；而影像拼接则是将配准后的影像数据进行融合，生成一幅无缝的、高分辨率的影像图。

四、三维建模方法研究1. 数字表面模型（DSM）构建数字表面模型是三维建模的基础。

通过倾斜摄影测量技术获取的地表信息，结合影像处理技术，可以构建出地表的三维模型。

该模型能够真实反映地表的形态特征，为后续的三维建模提供基础数据。

2. 三维模型构建方法根据DSM数据，可以采用不同的三维建模方法，如基于点的三维建模、基于面的三维建模、基于体的三维建模等。

其中，基于点的三维建模主要是通过提取DSM数据中的特征点，生成三维点云数据，然后通过三角剖分等方法构建三维模型；基于面的三维建模则是将DSM数据划分为若干个面片，通过面片间的拓扑关系构建三维模型。

五、实验与分析为了验证本文研究的无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模方法的可行性和有效性，我们进行了实验。

一、引言随着科技的飞速发展，无人机技术在我国得到了广泛应用，尤其在测绘领域，无人机倾斜摄影技术以其高效、精确、低成本等优势，成为地理信息采集和三维建模的重要手段。

本实训报告旨在通过对无人机倾斜摄影技术的学习与实践，深入了解其原理、操作流程及在实际应用中的优势。

二、无人机倾斜摄影技术原理无人机倾斜摄影技术是指利用无人机搭载的倾斜摄影相机，从多个角度对地面进行拍摄，获取高分辨率、高精度的影像数据，并通过专业软件进行后期处理，生成三维模型和地理信息。

其主要原理如下：1. 影像采集：无人机搭载倾斜摄影相机，以一定角度对地面进行拍摄，包括垂直摄影和倾斜摄影。

其中，垂直摄影用于获取地物的正射影像，倾斜摄影则获取地物的侧面影像，从而实现多角度、多视角的影像采集。

2. 影像预处理：对采集到的影像进行预处理，包括去除边框、畸变校正、图像分块等操作，以提高后续处理的质量。

3. 影像匹配与配准：将预处理后的影像进行匹配与配准，使影像之间在空间上保持一致，为后续建模提供基础。

4. 三维建模：利用匹配与配准后的影像数据，通过专业软件进行三维建模，生成地物的三维模型。

5. 地理信息提取：从三维模型中提取地理信息，如建筑物高度、道路宽度、地形起伏等。

三、无人机倾斜摄影实训过程1. 设备准备：准备无人机、倾斜摄影相机、控制手柄、充电器等设备。

2. 航线规划：根据测区范围和精度要求，规划无人机飞行航线，确保覆盖整个测区。

3. 飞行实施：按照规划好的航线，进行无人机飞行，采集影像数据。

4. 影像处理：将采集到的影像数据导入专业软件，进行影像预处理、匹配与配准、三维建模等操作。

5. 结果分析：对生成的三维模型和地理信息进行分析，评估建模精度和实用性。

四、无人机倾斜摄影技术应用无人机倾斜摄影技术在测绘领域具有广泛的应用，主要包括：1. 城市三维建模：利用无人机倾斜摄影技术，可以快速、高效地获取城市三维模型，为城市规划、设计、管理提供数据支持。

无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中的应用研究一、引言随着科技的快速发展，无人机倾斜摄影技术以其独特的优势逐渐崭露头角，成为城市实景三维建模领域的研究热点。

该技术结合了无人机的高机动性、高分辨率摄影以及多角度拍摄的特点，为城市三维空间数据的获取提供了新的解决方案。

城市实景三维建模是城市信息化建设的重要组成部分，对于城市规划、智慧城市构建、应急管理等领域具有重要意义。

传统的三维建模方法往往存在数据采集困难、成本高、周期长等问题，而无人机倾斜摄影技术的出现，为这些问题提供了有效的解决途径。

通过无人机搭载的高分辨率相机，可以快速获取城市区域的多角度影像数据，进而利用三维重建技术生成高精度的实景三维模型。

本研究旨在深入探讨无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中的关键技术、方法及应用效果。

通过对现有技术的梳理与分析，提出优化方案，并通过实验验证其可行性和优越性，以期为相关领域的实际应用提供理论支撑和技术指导。

二、文献综述近年来，国内外学者在无人机倾斜摄影技术及其在城市实景三维建模中的应用方面取得了显著的研究成果。

通过对相关文献的梳理和分析，可以发现该技术的研究主要集中在以下几个方面：首先，无人机倾斜摄影技术的设备选型与飞行规划是研究的重点之一。

不同类型的无人机和相机设备对于数据采集的质量和效率具有重要影响。

因此，学者们针对不同应用场景和需求，对无人机和相机的选型进行了深入研究，并提出了多种优化飞行规划方案。

其次，无人机倾斜摄影数据的处理与三维建模方法是研究的另一大热点。

由于无人机采集的影像数据具有多角度、高分辨率等特点，如何有效地处理这些数据并生成高精度的三维模型成为研究的难点。

目前，已有多种成熟的三维重建算法被应用于无人机倾斜摄影数据的处理中，如基于点云的三维重建、基于多视影像的密集匹配等。

在国内研究方面，我国的学者们针对无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中的应用进行了大量实践和研究。

他们通过对不同城市区域进行无人机飞行试验，验证了该技术在城市规划、智慧城市建设等领域的实际应用效果，并提出了一系列具有创新性的理论和方法。

摘要随着数字化城市推进，三维数字城市开始成为城市规划和城市管理重要手段，对城市的未来形态进行预警，完成城市灾害事件和突发事件的动态模拟，获得城市规划方案调整的科学依据，使城市规划更具前瞻性，城市三维模型的需求越来越大。

近些年无人机倾斜摄影测量技术的发展，改变了传统航空摄影测量单一角度感知地物的局限，搭载多个不同角度相机的传感器获取地物全方位影像信息，快速高效的构建城市实景三维模型。

然而与基于消费级无人机倾斜摄影相比，因其操作方便、质量轻、成本低、无需申请空域等特点得到大众认可。

将其作为倾斜相机对地观测的平台，基于消费级无人机倾斜摄影测量技术在成果精度方面，研究很少。

比如针对基于消费级无人机倾斜摄影的空中三角测量控制点布设问题，三维模型及模型场景中单体建筑物的精度分析问题。

本文利用消费级无人机大疆精灵四搭载轻型便捷的KG2000 Pro五镜头倾斜相机，获取北京建筑大学影像数据，对倾斜摄影测量技术进行深入研究，解决基于消费级无人机倾斜摄影的空中三角测量、实景三维模型、三维场景模型中建筑物的精度评价等问题。

将消费级无人机倾斜摄影测量技术更好应用于智慧城市、三维精细化建模、应急救灾等。

主要研究内容如下：（1）空中三角测量精度分析：①利用消费级无人机大疆精灵四搭载轻型便捷的五镜头倾斜相机进行数据采集，使用GPS-RTK技术采集外业控制点。

在相同测区、相同控制点数量、相同的控制点布设方式，分别对获取的倾斜影像、下视影像、多视影像进行空中三角测量精度对比分析；②对高差不同的测区分别采集影像数据进行空中三角加密测量，对比分析平面中误差、高程中误差精度；③针对消费级无人机获取的影像数据，实验分别以四角单点布设、四角点组布设、区域网周边均匀布设、四角点组区域网周边均匀布设、区域网均匀布设、区域网均匀布设四角点组布设6种控制点布设方式参与空中三角测量解算并对结果进行分析，得到X方向、Y方向、Z方向残差，利用中误差公式计算出平面、高程中误差，根据《数字航空摄影测量_空中三角测量》的规范进行精度评价。

《无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，无人机倾斜摄影测量技术得到了广泛应用。

通过无人机搭载的高清摄像头进行倾斜摄影，可以快速获取大范围的地表信息，为三维建模、地形测绘、城市规划等领域提供重要的数据支持。

然而，如何对倾斜摄影测量影像进行有效处理，以及如何利用这些影像进行三维建模，仍是一个值得深入研究的问题。

本文将就无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的相关技术进行探讨。

二、无人机倾斜摄影测量技术概述无人机倾斜摄影测量技术是一种利用无人机搭载高清摄像头进行倾斜摄影的技术。

通过该技术，可以获取地表的高清影像，同时还可以通过多个角度的拍摄，获取地表的立体信息。

该技术具有高效率、高精度、低成本等优点，被广泛应用于地形测绘、城市规划、环境监测等领域。

三、无人机倾斜摄影测量影像处理（一）影像预处理影像预处理是倾斜摄影测量影像处理的重要环节。

主要包括影像校正、畸变矫正、曝光融合等步骤。

其中，影像校正主要是对由于无人机飞行过程中产生的抖动、旋转等因素导致的影像偏移进行修正；畸变矫正则是针对镜头畸变进行修正，以提高影像的精度；曝光融合则是将多张曝光不同的影像融合成一张高动态范围的影像，以提高影像的清晰度。

（二）影像特征提取影像特征提取是倾斜摄影测量影像处理的另一个重要环节。

通过提取影像中的特征点、线、面等信息，可以为后续的三维建模提供重要的数据支持。

常用的特征提取方法包括SIFT、SURF、ORB等算法。

四、三维建模（一）三维点云生成通过倾斜摄影测量技术获取的影像数据，可以生成三维点云数据。

该数据包含了地表上每个点的三维坐标信息，为后续的三维建模提供了重要的数据支持。

（二）三维模型构建利用生成的三维点云数据，可以通过三维建模软件进行模型的构建。

常用的三维建模软件包括PhotoScan、Smart3D等。

在建模过程中，需要对点云数据进行配准、分类、滤波等处理，以提高模型的精度和效果。

ＤＯＩ：１０．１３８７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｕｉｓｔ．２０１９．０１．０１２黄鹤１，２㊀李若鹏１㊀王柳３消费级无人机倾斜摄影航线规划及地面站实现摘要消费级无人机已成为新型对地影像获取平台．本文依据倾斜摄影原理及消费级无人机自身特性提出了不同的航线规划方法，具体可分为全覆盖航线㊁环绕航线㊁垂直航线以及等高线航线．为实现倾斜影像获取的高效㊁稳定，设计并编写了基于Ａｎｄｒｏｉｄ平台的无人机倾斜摄影地面站，该地面站可驱使无人机自动依照规划任务完成倾斜摄影工作，大幅度降低了倾斜摄影技术的使用难度及工作量，提高了消费级无人机倾斜摄影的能力及产品的精度．关键词消费级无人机；航线规划；地面站；倾斜摄影；三维模型中图分类号Ｐ２３１文献标志码Ａ收稿日期２０１８⁃０７⁃２８资助项目国家重点研发计划（２０１７ＹＦＢ０５０３７０２）作者简介黄鹤，男，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为室内导航定位㊁智能驾驶高精度导航地图等．ｈｕａｎｇｈｅ＠ｂｕｃｅａ．ｅｄｕ．ｃｎ１北京建筑大学测绘与城市空间信息学院，北京，１０２６１６２北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心，北京，１０００４４３北京四维图新科技股份有限公司，北京，１０００９４０㊀引言㊀㊀倾斜摄影技术通过从１个垂直㊁４个倾斜等５个不同角度获取影像，得到丰富的地物多角度信息，更加真实地反映地物的实际情况［１］，后期利用相应软件可生成场景的真三维模型㊁ＤＯＭ㊁ＤＥＭ等产品．国内大多使用固定翼或大型多旋翼无人机搭载轻型倾斜相机，以上平台虽成像效果优良，但价格昂贵，且空域申请耗费时间长，在针对小范围重点区域数据采集时性价比低，阻碍了倾斜摄影技术的推广［２］．近年来消费级无人机的推出吸引了许多研究者的目光，越来越多的研究者将消费级无人机作为实验㊁生产工具使用．目前消费级无人机产品多可使用基于航点的导航功能，即航空飞行器依照环境中一组预先定义的点自主飞行，而市面上关于航迹规划软件还留有一部分空白［３］．现阶段多数学者针对消费级无人机应用在倾斜摄影测量方向进行研究，而研究热点多在于验证其可行性以及探究其建模效果㊁精度，在数据获取方面亟需依据消费级无人机性能实现航线自主规划及飞行路径优化等研究［４］．如果开发出具有航线自主规划的无人机地面站，必将降低倾斜摄影的技术难度以及所用成本，同时降低无人机使用难度，使得操作手无需接受专门的无人机培训也可以顺利操作无人机完成倾斜摄影的任务．吴波涛等［５］针对消费级无人机全覆盖航线进行了研究，使用了５条航线对研究区域进行影像获取并取得了很好的成果；杨乐［６］针对消费级无人机飞行能耗问题提出了基于改进牛耕式的覆盖航迹算法，但此算法没有充分利用消费级无人机的优势及特点．本文将针对消费级无人机设计多种倾斜摄影航线并编写地面站以实现其航线自主规划的功能．无人机航线自主规划还可应用在农业㊁林业㊁电力以及安防等众多行业［７］，相信该技术将推动无人机在各行业的应用，也将推动倾斜摄影技术的发展．１㊀航线规划方法研究１ １㊀航线设计基本要素１）相机参数由于相机的参数直接影响着航线设计的航高以及重复率等参数的设定，因此首先需要了解消费级无人机所搭载相机的相应参数，具体包括相机像素㊁镜头视场角㊁焦距㊁ＣＣＤ传感器尺寸等．相机参数均㊀㊀㊀㊀为准确参数，在此设ｆ表示相机焦距，øＦ为相机镜头视场角，可细分为横向视场角及纵向视场角．２）地面分辨率地面分辨率（ＧＳＤ）表示影像能够分辨最小地物的能力，应依据实际需求适当设计地面分辨率的数值．地面分辨率用Ｒ表示，与航高Ｈ以及ＣＣＤ尺寸δ关系为Ｒ＝δ㊃Ｈｆ．（１）消费级无人机多使用固定焦距相机，由式（１）可知，使用定焦相机的无人机，地面分辨率与其航高成正比关系．３）飞行相对高度地面站将依据输入无人机相对地面高度自动计算影像的地面分辨率，无人机飞行相对高度可由式（２）得到，式中ｎＬ表示ＣＣＤ纵边像元数量，øＦＶ表示纵向视场角．Ｈ＝Ｒ㊃ｎＬ２ｔａｎøＦＶ２．（２）４）航向重叠度航向重叠度用于表示相同航摄基线上两张相邻影像的重复率：ｐ１＝１－ｖ㊃Ｔ２Ｈ㊃ｔａｎøＦＶ２，（３）其中，Ｔ表示航线相邻影像拍摄间隔时间，ｖ表示无人机飞行速度．在已知重叠度要求后，可由式（３）计算得到无人机的拍照间隔或飞行速度．５）旁向重叠度旁向重叠度描述影像与相邻航线中相应影像之间的重复率，常用于表达航线间距．可由式（４）得到：ｐ２＝１－Ｄ２Ｈ㊃ｔａｎøＦＨ２，（４）其中，Ｄ表示两航线间距离，øＦＨ表示无人机镜头横向视场角．６）飞行速度无人机飞行速度过快或相机曝光时间较长将产生运动模糊效应，要求影像位移小于感光元件大小的０ ３倍，依据式（５）得到最大飞行速度：Ｖｍａｘ＝Ｓｍａｘｔ㊃Ｒ，（５）其中，Ｓｍａｘ表示最大像移量，ｔ表示曝光时间，曝光时间应依据测区现场环境设定，并依式（５）规划无人机飞行速度．１ ２㊀航线规划关键问题当前无人机路径规划研究重点多集中于点对点路径规划［８］，但航空摄影测量多要求无人机拍摄的影像具有一定的重叠度，通过拼接程序实现地面影像的生产工作［９］．为了完成此种任务，无人机需遵循连续轨迹以扫描整个测区，将此种路径规划算法称之为全覆盖路径算法．但当面对如电视塔等独栋高层建筑时，使用全覆盖路径进行影像获取将造成无用的航线，降低任务效率．此时可采用环绕航线，即以建筑物为中心围绕建筑物飞行，并以不同高度进行拍照．除以上几种航线规划算法，本文依据在实际项目中遇到的场景设计了等高线航线及垂直航线，并根据倾斜摄影原理，对不同场景进行航线规划，提出倾斜摄影地面站自动规划航线的方法．１）全覆盖航线本文采用外接矩形方法实现不规则多边形覆盖航线规划，如图１所示．首先通过外接矩形包裹多边形，设多边形顶点为ｃ１，ｃ２， ，ｃｎ，取上述坐标中最大最小值组合得到外接矩形４个顶点：（ｘｍａｘ，ｙｍａｘ），（ｘｍｉｎ，ｙｍａｘ），（ｘｍａｘ，ｙｍｉｎ），（ｘｍｉｎ，ｙｍｉｎ），此时通过航高及航线重叠度等参数求得两航线间距离，依据式（６）求得各条航线的纵坐标ｙｎ：ｙｎ＝ｃ１，ｙ－ｎ㊃Ｄ，㊀ｎ＝０，１，２， （６）此处引入一次函数两点公式（ｘ－ｘ１）（ｘ２－ｘ１）＝（ｙ－ｙ１）（ｙ２－ｙ１），使用该公式两两遍历多边形顶点，求得各边直线公式，计算得到各直线与ｙｎ的多个交点（ｘｚ，ｙｎ），此时需对得到的交点进行判断，判断该点是否在多边形边上．采用投影的方式对其进行判断：以ｃ１⁃ｃ２边为例，取ｃ１，ｃ２在ｘ轴上的坐标最大值ｘｂ及最小值ｘａ，当交点的ｘ轴坐标ｘａɤｘｚɤｘｂ，则保留该点坐标．至此已得到不规则多边形全覆盖航线所需航点，可将得到坐标依顺序输入数组，作为期望路线输入无人机控制系统即可实现不规则区域全覆盖飞行．２）多角度全覆盖航线为实现多角度采集地物影像，并增加全覆盖航线规划灵活性，需增加航线旋转功能．此处将应用到旋转缩放公式：２６黄鹤，等．消费级无人机倾斜摄影航线规划及地面站实现．ＨＵＡＮＧＨｅ，ｅｔａｌ．ＣｏｎｓｕｍｅｒＵＡＶｉｎｃｌｉｎｉｎｇｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｒｏｕｔｅｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｉｏｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．图１㊀不规则多边形覆盖航线Ｆｉｇ １㊀Ｉｒｒｅｇｕｌａｒｐｏｌｙｇｏｎｃｏｖｅｒｉｎｇｒｏｕｔｅｘᶄ＝Ｓｘ［（ｘ－ｔｘ）ｃｏｓθ－（ｙ－ｔｙ）ｓｉｎθ］＋ｔｘ，ｙᶄ＝Ｓｙ［（ｘ－ｔｘ）ｓｉｎθ＋（ｙ－ｔｙ）ｃｏｓθ］＋ｔｙ，{（７）其中，Ｓｘ，Ｓｙ表示绕（ｔｘ，ｔｙ）旋转θ角后缩放的倍数．如图２所示，为实现航线的旋转，首先需将多边形进行旋转并依照全覆盖航线中的方法得到航线，再将多边形通过式（７）进行逆旋转，即可得到多角度全覆盖航线．图２㊀旋转多边形覆盖航线Ｆｉｇ ２㊀Ｒｏｔａｔｉｎｇｐｏｌｙｇｏｎｃｏｖｅｒｉｎｇｒｏｕｔｅ３）环绕航线图３㊀环绕航线Ｆｉｇ ３㊀Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｕｔｅ针对如中央电视台发射塔㊁国家大剧院等独栋建筑或标志物设计环绕航线，此方法所产生的三维重建效果好，需要的影像较少．为增加模型精细化程度，如图３所示，还可以采用多高度环绕航线组合的方式．实现环绕航线规划可将圆拆分为多个三角形，将三角形底角对应的点作为航点依次生成航线，即可实现环绕航线路径规划．具体实现方法可使用旋转航线中使用的旋转缩放矩阵．首先可通过点击确定球心位置并获得坐标，输入环绕路线的期望半径即可得到顶点的坐标；然后将顶点及圆心以及旋转角度输入旋转公式即可得到旋转后的航点，并用３６０ʎ除以单次旋转的角度即可得到所需遍历次数；最后将得到的航点依顺序组成航线即可得到环绕航线．４）等高线航线在野外尤其是山林中作业时，地势起伏不定．为了更加精细化地获取地物的影像信息，无人机需要以较低的高度在山体之间飞行．在实际应用过程中传统的航线设计无法依据地面起伏进行相应的航线设计，常导致无人机因高度预估不足而撞山坠机等．本文使用的消费级无人机体积小㊁操作灵活，并且具有悬停以及垂直拐弯的能力，使其可以完全依照规划的航点飞行．本文提出一种基于消费级无人机利用等高线进行航线规划的方法，可依据现有测绘资料或已知ＤＥＭ等数据得到测区地形信息，依据航向及旁向重叠度计算得到航线所需等高线平距及飞行速度，利用航高计算公式根据项目要求计算出航线相对高度并依据等高距计算出每条航线高度．图４中所示为两种规划等高线航线的方式．图４ａ为等高距相等的航线，此时可明显看出航线间距不同致使重复率得不到保障．图４ｂ为等高线平距相等的航线，此时航线分布均匀可满足影像重复率的需求．经过以上分析，在生成等高线时需依项目技术要求计算得到相应的航线间距，并利用航线间距作为等高线平距生成等高线．取生成等高线的拐点作为航点，依次排序即可生成航线．５）垂直航线图４㊀等高线航线Ｆｉｇ ４㊀Ｃｏｎｔｏｕｒｒｏｕｔｅ当前建筑物的外形设计越来越具有特色，仿古㊁３６学报（自然科学版），２０１９，１１（１）：６１⁃６７ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１９，１１（１）：６１⁃６７异形建筑层出不穷．以仿古建筑为例，突出的屋檐以及回廊为常见结构，若使用全覆盖航线从空中鸟瞰视角进行地面影像获取，会存在一定的视觉盲区，使该部分模型结构及纹理缺失，在生成模型时也会产生孔洞等问题影响模型效果．本文设计垂直航线以实现对遮挡部分影像信息的补充．垂直航线具体实现如图５所示．输入无人机与建筑物的直线距离Ｓ，求得航线重叠度及旁向重叠度的具体公式为图６㊀地面站运行逻辑Ｆｉｇ ６㊀Ｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｌｏｇｉｃｐ１＝１－ｖ㊃Ｔ２Ｓ㊃ｔａｎøＦＶ２，（８）图５㊀垂直航线Ｆｉｇ ５㊀Ｖｅｒｔｉｃａｌｒｏｕｔｅｐ２＝１－Ｄ２Ｓ㊃ｔａｎøＦＨ２．（９）垂直航线充分利用了消费级无人机灵活操作简便的特点，突破了只从高空采集倾斜影像的传统．且垂直航线可与全覆盖航线进行搭配使用以达到重点区域精细化建模的目的．２㊀地面站设计与实现２ １㊀软件设计经市场分析发现大疆创新公司生产的消费级无人机占据全球市场的５０％以上［１０］，故本文将针对该公司生产的无人机设计编写倾斜影像采集地面站．程序界面使用ＤＪＩＵＩＬｉｂｒａｒｙ可视化框架进行编写以保证与ＤＪＩＧＯ类似的设计．在地面站应用程序与ＤＪＩ应用程序之间创建一致的用户体验，以减少用户使用该地面站的学习成本，增加用户友好度．地面站具体运行逻辑设计如图６所示，依据需求将地面站分为５个模块．１）无人机连接模块该模块设计的目的是为确定连接无人机型号，４６黄鹤，等．消费级无人机倾斜摄影航线规划及地面站实现．ＨＵＡＮＧＨｅ，ｅｔａｌ．ＣｏｎｓｕｍｅｒＵＡＶｉｎｃｌｉｎｉｎｇｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｒｏｕｔｅｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｉｏｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．判断信号连接是否正常，反馈系统及ＳＤＫ是否注册成功并运行正常等步骤．２）实时信息反馈模块该模块将在无人机通电开机后实时反馈各传感器信息，如无人机朝向㊁实时旋转及俯仰角㊁无人机与起飞点的相对高度㊁相对水平距离㊁垂直方向的飞行速度㊁水平方向的飞行速度等姿态信息，以及无人机飞行模式㊁ＧＰＳ卫星搜星数㊁与遥控信号连接强度㊁图传数据连接强度㊁无人机剩余电量及可飞行时间等状态信息．３）相机参数设置模块相机参数设置模块用于在无人机开机后对自带相机进行相应参数设置，可实现调节相片尺寸㊁格式㊁白平衡㊁感光度以及快门速度等参数．４）图传模块图传模块通过无线数据链进行图像实时传输，该模块将在主界面显示．主要用于调整相机参数㊁检查相片质量．可通过点击图传区域进行自动测光及调焦功能，也可实时查看无人机飞行环境以实现远距离超视距飞行．通过图传也可检查无人机飞行路径有无障碍物，以辅助无人机操控员进行相应操作．５）航线规划模块航线规划模块操作流程如图７所示，模块使用了高德地图作为底图，可显示地图及卫星影像．如流程图所示，首先需选定测区边界，通过点击地图可实现测区边界的选取及绘制．在规划模块界面的左侧依顺序分布着无人机定位㊁清空屏幕㊁输入参数㊁上传参数㊁开始任务㊁停止任务的按钮，满足了航线规划所需的功能．２ ２㊀软件实现及测试使用Ａｎｄｒｏｉｄ平台编写开发软件，具体界面及使用如图８所示，连接精灵４无人机进行真机仿真测试，连接无人机后各项信息反馈正常．为验证地面站的安全可靠性以及航线的可行性，分别针对不同航线进行了实验．使用全覆盖航线对北京建筑大学校园内四合院进行了数据采集，最终得到模型如图９所示．采用环绕航线针对图书馆进行数据采集及建模工作，得到其三维模型如图１０所示．等高线航线实验地点选为贵州省梵净山区，航线规划及模型如图１１所示．垂直航线验证效果如图１２所示，可见图中屋檐下部分信息得到了充分补充．图７㊀航线规划模块操作流程Ｆｉｇ ７㊀Ｒｏｕｔｅｐｌａｎｎｉｎｇｍｏｄｕｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ图８㊀地面站运行界面Ｆｉｇ ８㊀Ｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅ图９㊀全覆盖航线成果Ｆｉｇ ９㊀Ｆｕｌｌｃｏｖｅｒｉｎｇｒｏｕｔｅｒｅｓｕｌｔｓ经多次重复上述测试可证明本文编写的无人机倾斜摄影地面站各项功能运行正常．此外该地面站实现了航线自主规划，以及执行飞行任务期间无需５６学报（自然科学版），２０１９，１１（１）：６１⁃６７ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１９，１１（１）：６１⁃６７图１０㊀环绕航线成果Ｆｉｇ １０㊀Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｕｔｅｒｅｓｕｌｔｓ图１１㊀等高线航线设计界面Ｆｉｇ １１㊀Ｃｏｎｔｏｕｒｒｏｕｔｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇ图１２㊀垂直航线成果Ｆｉｇ １２㊀Ｖｅｒｔｉｃａｌｒｏｕｔｅｒｅｓｕｌｔｓ人工操作即可自动化采集，简化了倾斜摄影影像采集技术的步骤，降低了其操作难度．３　总结本文依据无人机特性进行了航线设计及优化，得到了全覆盖航线㊁环绕航线㊁垂直航线及等高线航线４种航线，通过二维平面旋转缩放矩阵及两点直线方程完成了４种航线的实现，确定了基于地图实现各航线的方法．基于实际需求针对消费级无人机倾斜影像采集地面站进行了需求分析，设计并完成了无人机连接模块㊁信息反馈模块㊁相机参数设置模块㊁图传模块以及航线规划模块，并进行了软件测试，结果表明地面站各项功能正常，实现了无人机倾斜摄影自动获取数据的目标，降低了无人机使用的难度，提高了数据采集效率．相信随着无人机技术及计算机芯片的不断更迭换代，未来的无人机将具有更强大的功能并进一步降低使用难度，可以将倾斜摄影技术推向更多的工程应用中．参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ［１］㊀李凌霄．多旋翼无人机单镜头倾斜影像采集关键技术研究［Ｄ］．武汉：长江科学院，２０１６ＬＩＬｉｎｇｘｉａｏ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｏｂｌｉｑｕｅｉｍａｇｅｓａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｕｓｉｎｇｓｉｎｇｌｅ⁃ｌｅｎｓｍｕｌｔｉｃｏｐｔｅｒ［Ｄ］．Ｗｕ⁃ｈａｎ：ＣｈａｎｇｊｉａｎｇＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，２０１６［２］㊀李翔，全昌文，陈霖．消费级无人机倾斜摄影数据采集方法研究［Ｊ］．测绘，２０１６（６）：２６３⁃２６５ＬＩＸｉａｎｇ，ＱＵＡＮＣｈａｎｇｗｅｎ，ＣＨＥＮＬｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ⁃ｔｙｐｅＵＡＶｏｂｌｉｑｕｅｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ，２０１６（６）：２６３⁃２６５［３］㊀孔振，刘召芹，高云军，等．消费级无人机在大比例尺测图中应用与精度评价［Ｊ］．测绘工程，２０１６，２５（１２）：５５⁃６０ＫＯＮＧＺｈｅｎ，ＬＩＵＺｈａｏｑｉｎ，ＧＡＯＹｕｎｊｕｎ，ｅｔａｌ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｓｕｍｅｒＵＡＶｔｏｌａｒｇｅｓｃａｌｅｍａｐｐｉｎｇ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ，２０１６，２５（１２）：５５⁃６０［４］㊀ＦａｎＪ．Ｏｐｔｉｍａｌｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｑｕａｄｒｏｔｏｒｕｎ⁃ｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｆｏｒａｒｅａｃｏｖｅｒａｇｅ［Ｊ］．Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｓ＆Ｔｈｅｓｅｓ⁃Ｇｒａｄｗｏｒｋｓ，２０１４，１（１）：８０⁃９０［５］㊀吴波涛，张煜，李凌霄，等．基于多旋翼单镜头无人机的三维建模技术［Ｊ］．长江科学院院报，２０１６，３３（１１）：９９⁃１０３ＷＵＢｏｔａｏ，ＺＨＡＮＧＹｕ，ＬＩＬｉｎｇｘｉａｏ，ｅｔａｌ．Ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｏｂｌｉｑｕｅｉｍａｇｅｓａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｕｓｉｎｇｓｉｎｇｌｅ⁃ｌｅｎｓｍｕｌｔｉｃｏｐｔｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅ⁃ｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，２０１６，３３（１１）：９９⁃１０３［６］㊀杨乐．面向海岛航拍的无人机航迹规划算法研究［Ｄ］．青岛：中国海洋大学，２０１４ＹＡＮＧＬｅ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＵＡＶｒｏｕｔｅｐｌａｎ⁃ｎｉｎｇｆｏｒｉｓｌａｎｄ ｓａｅｒｉａｌｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ［Ｄ］．Ｑｉｎｇｄａｏ：ＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，２０１４［７］㊀张茂林．面向梯田环境的四旋翼飞行器路径规划与跟踪控制研究［Ｄ］．深圳：深圳大学，２０１６ＺＨＡＮＧＭａｏｌｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆｑｕａｄｒｏｔｏｒｆｏｒｔｅｒｒａｃｅｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｄ］．Ｓｈｅｎｚ⁃ｈｅｎ：ＳｈｅｎｚｈｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１６［８］㊀ＳｕｎＹＧ，ＤｉｎｇＭＹ，ＺｈｏｕＣＰ，ｅｔａｌ．ＲｏｕｔｅｐｌａｎｎｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｑｕａｎｔｕｍｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＵＡＶｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，２０１０，３１（３）：６４８⁃６５４［９］㊀邓才龙，刘焱雄，田梓文，等．无人机遥感在海岛海岸带监测中的应用研究［Ｊ］．海岸工程，２０１４，３３（４）：４１⁃４８ＤＥＮＧＣａｉｌｏｎｇ，ＬＩＵＹａｎｘｉｏｎｇ，ＴＩＡＮＺｉｗｅｎ，ｅｔａｌ．Ａｐｐｌｉ⁃ｃａｔｉｏｎｏｆＵＡＶｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｎｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｉｓｌａｎｄｓａｎｄｃｏａｓｔａｌｚｏｎｅｓ［Ｊ］．ＣｏａｓｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，３３（４）：４１⁃４８６６黄鹤，等．消费级无人机倾斜摄影航线规划及地面站实现．ＨＵＡＮＧＨｅ，ｅｔａｌ．ＣｏｎｓｕｍｅｒＵＡＶｉｎｃｌｉｎｉｎｇｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｒｏｕｔｅｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｉｏｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．［１０］㊀周骁腾，周政，张书航，等．面向单体建筑精细化建模的无人机三维航线规划［Ｊ］．地矿测绘，２０１７，３３（２）：２４⁃２７ＺＨＯＵＸｉａｏｔｅｎｇ，ＺＨＯＵＺｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＳｈｕｈａｎｇ，ｅｔａｌ．３ＤｒｏｕｔｅｐｌａｎｎｉｎｇｏｆＵＡＶｆｏｒｆｉｎｅｓｉｎｇｌｅｂｕｉｌｄｉｎｇｍｏｄｅｌ⁃ｉｎｇ［Ｊ］．ＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，２０１７，３３（２）：２４⁃２７ＣｏｎｓｕｍｅｒＵＡＶｉｎｃｌｉｎｉｎｇｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｒｏｕｔｅｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｉｏｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎＨＵＡＮＧＨｅ１，２㊀ＬＩＲｕｏｐｅｎｇ１㊀ＷＡＮＧＬｉｕ３１ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｍａｔｉｃｓａｎｄＵｒｂａｎＳｐａｔｉａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ㊀１０２６１６２ＢｅｉｊｉｎｇＡｄｖａｎｃｅｄＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＦｕｔｕｒｅＵｒｂａｎＤｅｓｉｇｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ㊀１０００４４３ＮａｖＩｎｆｏＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ㊀１０００９４Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｕｓｅｏｆｃｏｎｓｕｍｅｒ⁃ｃｌａｓｓｄｒｏｎｅｓｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｅｗｇｒｏｕｎｄｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏ⁃ｐｏｓｅｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏｕｔｅｐｌａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｉｌｔｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｎｓｕｍｅｒ⁃ｃｌａｓｓｄｒｏｎｅｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｆｕｌｌ⁃ｃｏｖｅｒａｇｅｒｏｕｔｅｓ，ｅｎｃｉｒｃｌｉｎｇｒｏｕｔｅｓ，ｖｅｒｔｉｃａｌｒｏｕｔｅｓ，ａｎｄｃｏｎｔｏｕｒｒｏｕｔｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｓｔａｂｌｅｔｉｌｔｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ａｎｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｔｉｌｔｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＡｎｄｒｏｉｄｌａｎｇｕａｇｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ．Ｔｈｉｓｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｉｏｎｃａｎｄｒｉｖｅｄｒｏｎｅｓｔｏａｕｔｏ⁃ｍａｔｉｃａｌｌｙｐｅｒｆｏｒｍｔｉｌｔｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｐｌａｎｎｅｄｔａｓｋｓ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙａｎｄｗｏｒｋｌｏａｄｏｆｔｉｌｔｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｓｕｍｅｒ⁃ｌｅｖｅｌｄｒｏｎｅｓｔｏｐｅｒｆｏｒｍｔｉｌｔｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙａｎｄｐｒｏｄ⁃ｕｃｔａｃｃｕｒａｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｃｏｎｓｕｍｅｒｄｒｏｎｅｓ；ｒｏｕｔｅｐｌａｎｎｉｎｇ；ｇｒｏｕｎｄｓｔａｔｉｏｎｓ；ｔｉｌｔｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ；３Ｄｍｏｄｅｌｓ７６学报（自然科学版），２０１９，１１（１）：６１⁃６７ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１９，１１（１）：６１⁃６７。

农业技术|四川农业与农机/2024年1期|>>>董娟1李惠玲2张庆31.德州市自然资源局，山东德州2.连云港市高克勘察测绘有限公司，江苏连云港3.山东国鑫环保科技有限公司，山东德州摘要：本文探索了无人机倾斜摄影测量技术在地理信息、测绘与建筑和农业领域的应用，对该技术数据处理与精度控制进行了探讨。

无人机倾斜摄影测量技术在地理信息、测绘与建筑和农业等领域展现出巨大潜力，但同时也面临着技术挑战、法律与隐私问题等方面的考验，因此，本文对该技术的未来发展方向进行了展望。

关键词：无人机；倾斜摄影测量技术；地理信息；农业无人机倾斜摄影测量技术的应用探索作者简介：董娟（1992年-），研究生，工程师。

研究方向：土地资源管理、自然资源调查监测、测绘工程。

E-mail ：****************。

在过去几十年里，地理信息技术在各个领域的应用取得了显著进展。

特别是随着无人机技术的发展，无人机倾斜摄影测量技术逐渐成为地理信息等领域的热点研究方向[1]。

1无人机倾斜摄影测量技术的优势无人机倾斜摄影测量，即在无人机上搭载高精度多角度测量相机，实现从不同的角度采集影像数据，获取到丰富的地物信息，再通过数据处理，使其适用于需要快速反馈的应用场景。

传统的航空摄影测量通常需要昂贵的飞行器和设备，限制了其在一些特殊场景下的应用，而无人机倾斜摄影测量技术以其灵活性、高效性和经济性，突破了传统测量的限制，为地理信息数据的采集与处理提供了全新的解决方案。

首先，其灵活性与高效性使其摆脱了传统航空摄影的限制，不需要固定航线和昂贵的设备，无人机能够灵活飞行并高效地进行数据采集。

其次，相较于传统航空摄影，无人机倾斜摄影测量的成本较低，无需雇佣昂贵的飞行器和乘员。

此外，无人机的应用能够降低人员参与和操作风险，特别适用于在危险或难以到达的区域进行数据采集。

倾斜摄影技术还能提供更高的空间分辨率和更好的地物形态表现，从而提高了建模和测量的精度。

试论无人机倾斜摄影在不动产测绘中的应用无人机倾斜摄影技术是当前国际测绘领域发展起来的一项高新技术，其改变了传统航测遥感影响只能从垂直方向进行拍摄的限制，倾斜摄影测量技术利用多台传感器从不同的角度对数据采集，高效快速的获取海量的数据信息。

同时，它颠覆了以往航测只能通过垂直向下拍摄正射影像局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，通过软件进行后期处理拼接，形成立体的三维模型。

具有响应速度快、处理效率高、运行成本低等优势。

一、无人机倾斜摄影技术的优势（一）无人机机动灵活。

无人机在测绘时，由于处于低空飞行状态，不受地面、气温、云层等情况的影响，无人机能够充分发挥自身的机动性和灵活性。

倾斜摄影飞行对无人机的基本要求是要低空飞行、低速巡航、转弯半径孝操作便利等。

无人机倾斜摄影测绘技术，打破传统概念测绘，提升服务效率，显著增强无人机倾斜测绘在不动产测绘中的应用新技术的获得感，从而奠定了无人机倾斜摄影测绘在测绘行业中的领跑地位。

（二）能够获取多个视点和影像。

无人机倾斜摄影测量技术可以通过多个角度对地面情况进行拍摄，获得三维数据可以真实的反映地物的本来面貌，客观的再现了当前测绘的不动产的外观、结构以及高度等属性，弥补了传统遥感技术的测量不足，使倾斜摄影测量技术应用更为广泛。

无人机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，由于无人机倾斜摄影技术则更加真实的反映地物的实际情况，能让用户从多个角度观察地物。

与其同时，可直接对不动产的影像进行包括高度、长度、面积、角度、坡度等的测量，为真实效果和测绘级精度提供保证。

（三）技术性价比高。

倾斜摄影测量技术测量的数据带有空间位置信息和各种影像数据，同时还可以输出DSM、DOM、DLG等的数据成果，满足了传统航测技术的要求。

相对于传统航测采集的垂直摄影数据，通过新增多个不同角度镜头，获取具有一定倾斜角度的倾斜影像。