傾斜攝影測(cè)量在測(cè)繪中的應(yīng)用與展望

唐學(xué)明

摘要：傾斜攝影測(cè)量技術(shù)優(yōu)勢(shì)眾多，它擁有高精度、高效率、高性?xún)r(jià)比、高機(jī)動(dòng)性、全面客觀反映地物信息等技術(shù)特點(diǎn)，將其有效的運(yùn)用于測(cè)繪工作中的現(xiàn)實(shí)意義已得到充分驗(yàn)證。傾斜攝影測(cè)量體現(xiàn)出了科技的進(jìn)步，是技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)物，也是測(cè)量技術(shù)的一次全面優(yōu)化，可以說(shuō)傾斜攝影測(cè)量將測(cè)量技術(shù)推向了多元化、高效化、現(xiàn)代化的道路，為現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)創(chuàng)造了全新的方向。本文就傾斜攝影測(cè)量的技術(shù)原理、技術(shù)特點(diǎn)、主要工作流程、在測(cè)繪工作中的應(yīng)用以及未來(lái)展望進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影測(cè)量;測(cè)繪工程;三維實(shí)景建模;展望

引言

1 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 傾斜攝影測(cè)量原理

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多個(gè)影像傳感器，同時(shí)從一個(gè)垂直、多個(gè)傾斜角度同步采集目標(biāo)的正射和傾斜影像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多角度、全方位的采集地物信息，同時(shí)還可通過(guò)先進(jìn)的空間定位、圖景融合、三維建模等技術(shù)生成高分辨率、高精度的三維實(shí)景模型，創(chuàng)建立體化、形象化的地理信息的真三維空間景象，提升了對(duì)測(cè)繪對(duì)象的掌握范圍與細(xì)節(jié)的把控。這種技術(shù)形式可用于眾多領(lǐng)域當(dāng)中，為工作提供可靠的數(shù)據(jù)信息，增強(qiáng)工作效力，推動(dòng)行業(yè)的健康發(fā)展，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)。

1.2 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)特征

1.2.1全面客觀的反映地物信息

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)正向攝影技術(shù)相比，它可以從多個(gè)角度采集地物的各類(lèi)屬性信息，包括采集對(duì)象的位置、高度、顏色、紋理、輪廓等。利用這些屬性信息可對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行還原，幫助工作人員獲取更加精準(zhǔn)的地物信息，展現(xiàn)測(cè)繪對(duì)象的細(xì)節(jié)內(nèi)容。另外現(xiàn)階段飛行設(shè)備上搭載的傾斜攝影系統(tǒng)，其分辨率大多能達(dá)到厘米級(jí)別，這種高分辨率會(huì)提升測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)性，進(jìn)一步提升了成像的清晰感與真實(shí)感。

1.2.2高效率

得益于無(wú)人機(jī)快速飛行、自動(dòng)化與智能化的優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)也被賦予了自動(dòng)化技術(shù)的大部分優(yōu)點(diǎn)，操作起來(lái)非常方便，降低了測(cè)量的復(fù)雜性，使測(cè)量工作更加的快速與便捷，更大幅縮減了工作量，對(duì)人力成本的控制非常明顯，提速增效，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，能夠?yàn)槠髽I(yè)創(chuàng)造更多的資金收益。

1.2.3高性?xún)r(jià)比

傾斜攝影測(cè)量影像數(shù)據(jù)是帶有諸多屬性信息的測(cè)量數(shù)據(jù)，利用配套軟件可以對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的高度、長(zhǎng)度、面積、角度、坡度等進(jìn)行的反向量測(cè)，進(jìn)而可同時(shí)輸出 DSM、DOM、DLG 等數(shù)據(jù)成果，而這些數(shù)據(jù)成果又可以在交通、土木、測(cè)繪、水利等工程中加以應(yīng)用。其高性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在數(shù)據(jù)量要小，易于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與數(shù)據(jù)共享。

1.2.4 機(jī)動(dòng)性強(qiáng)

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)已經(jīng)具備便攜、靈活、機(jī)動(dòng)、智能化、續(xù)航里程長(zhǎng)、定制化生產(chǎn)、成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，搭載高精度、高分辨率、多傳感器的無(wú)人機(jī)結(jié)合傾斜攝影系統(tǒng)，可以滿足對(duì)大面積區(qū)域及地形復(fù)雜區(qū)域及時(shí)高效獲取傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)與三圍實(shí)景建模數(shù)據(jù)的要求。

2傾斜攝影測(cè)量技術(shù)流程

目前主流傾斜攝影測(cè)量主要是搭載于無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)上，其測(cè)量的實(shí)施流程包括前期準(zhǔn)備（測(cè)區(qū)資料收集與實(shí)地勘察）→空域申請(qǐng)及航線設(shè)計(jì)→像點(diǎn)布設(shè)與外業(yè)攝影測(cè)量→內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理（補(bǔ)攝或重?cái)z）→提交成果。

2.1 前期準(zhǔn)備

傾斜攝影測(cè)量的第一項(xiàng)前期準(zhǔn)備工作是測(cè)區(qū)資料收集，所收集測(cè)區(qū)的資料包括控制點(diǎn)資料、地形地貌特征、高程變化情況、氣候與天氣情況等。當(dāng)然根據(jù)測(cè)繪作業(yè)的特別需求，有時(shí)也需要對(duì)測(cè)區(qū)地質(zhì)情況、水系水文情況、道路、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等資料進(jìn)行收集;另外經(jīng)實(shí)地勘察和與甲方溝通后需要確定高程基準(zhǔn)、投影方式、坐標(biāo)系統(tǒng)、圖幅分幅標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式等。

2.2 空域申請(qǐng)與航線設(shè)計(jì)

空域申請(qǐng)是必不可少一個(gè)環(huán)節(jié)、近年來(lái)民航管理部門(mén)對(duì)空域的管制是越發(fā)嚴(yán)格各省市也出臺(tái)了具體的政策，所以航攝前需要遵循相關(guān)法律法規(guī)和申請(qǐng)流程，提前辦理空域申請(qǐng)，收到批復(fù)后方可進(jìn)行。航線設(shè)計(jì)方面，根據(jù)需求飛行方式可采用五向飛行和井字飛行等;作業(yè)窗口，優(yōu)選天氣晴朗能見(jiàn)度高、光照強(qiáng)度大9：00-15：00作業(yè)窗口;為避免航攝范圍覆蓋存在漏洞，要求航向重疊大于80%，旁向重疊大于70%;為避免漏片，需要考慮風(fēng)向問(wèn)題若順風(fēng)地速（m/s） 小于航向拍攝間距（m）/相機(jī)最小拍攝間隔（s）可按照既定航線航測(cè)，反之就需要增加一定的抗風(fēng)角度，利用逆風(fēng)減小地速;

2.3 像點(diǎn)布設(shè)與外業(yè)攝影測(cè)量

像控點(diǎn)的選擇與標(biāo)定直接關(guān)系到成像質(zhì)量，以后期的內(nèi)業(yè)成圖質(zhì)量與建模的數(shù)學(xué)精度。其布設(shè)方案包括全野外和非全野外布設(shè)，全野外主要用于特殊地形精度高但工作量大，非全野外布設(shè)方案又包括了航帶布點(diǎn)法和區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)法，航帶布點(diǎn)法有五點(diǎn)法、六點(diǎn)法、八點(diǎn)法;另外需要注意的是刺點(diǎn)要刺在具有明顯特征的地物的邊角上，這樣可以清晰可辨識(shí)、易于判讀。進(jìn)入正式外業(yè)航測(cè)階段需要設(shè)置相機(jī)參數(shù)、航飛速度、航高、航線角度等，還要對(duì)飛機(jī)狀態(tài)進(jìn)行檢查做安全故障排查。

2.4 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理（補(bǔ)攝或重?cái)z）

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)程序一般是：首先是對(duì)影像質(zhì)量、POS 數(shù)據(jù)、像控點(diǎn)誤差等進(jìn)行預(yù)處理，在檢驗(yàn)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和誤差標(biāo)準(zhǔn)后（對(duì)于不符合要求的需要補(bǔ)攝或重?cái)z）利用ContextCapture、Pix4D 等軟件對(duì)影像進(jìn)行空三加密處理、高密集影像匹配、TIN 網(wǎng)創(chuàng)建、三維構(gòu)建等處理，最后可以輸出各類(lèi)所需的產(chǎn)品成果及質(zhì)量報(bào)告。

3傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的前景

3.1 技術(shù)的不斷優(yōu)化與不足

隨著便攜式無(wú)人機(jī)技術(shù)、紋理映射技術(shù)以及分層顯示等技術(shù)的發(fā)展，為傾斜攝影測(cè)量技術(shù)日趨完善以及廣泛的應(yīng)用提供了支持，但是從技術(shù)成熟性來(lái)說(shuō)還需要進(jìn)一步完善，比如目前仍存在對(duì)于被植被覆蓋地形的測(cè)區(qū)無(wú)法獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)續(xù)航里程有限、內(nèi)業(yè)計(jì)算量大等缺點(diǎn)，可見(jiàn)還需要對(duì)傾斜攝影測(cè)量進(jìn)行技術(shù)上的優(yōu)化與創(chuàng)新才能能夠緊跟時(shí)代的步伐，同事還要融合新的技術(shù)理念，彌補(bǔ)當(dāng)前傾斜攝影測(cè)量當(dāng)中的不足之處，讓測(cè)量范圍更廣，測(cè)量結(jié)果更加精準(zhǔn)，清晰度更高，能夠更好的適應(yīng)不同的測(cè)繪環(huán)境與測(cè)繪條件。

3.2 傾斜攝影測(cè)量領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大

正因?yàn)閮A斜攝影測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)地物信息的全方位收集、測(cè)量、整合、拍攝分析以及可實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率三維實(shí)景建模的諸多優(yōu)勢(shì)，其在測(cè)繪領(lǐng)域的巨大潛力不言而喻，現(xiàn)已應(yīng)用于工程建設(shè)、國(guó)土資源調(diào)查、應(yīng)急指揮、智慧城市等各個(gè)方面。所以，要加強(qiáng)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)性與規(guī)范性，讓更多技術(shù)型人才投入到這種工作當(dāng)中，提升人才的專(zhuān)業(yè)度，以此來(lái)推動(dòng)傾斜攝影測(cè)量測(cè)繪工作的高質(zhì)量發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)

總體而言，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在測(cè)繪中的應(yīng)用，不僅提升了測(cè)繪效力，提高了測(cè)繪的全面性與精準(zhǔn)性，能夠創(chuàng)建三維立體模型，對(duì)各項(xiàng)工作效力的增強(qiáng)具有積極的作用，同時(shí)信息處理速率更快，從根源上拓寬了測(cè)繪工作的范圍，同時(shí)我們還需要關(guān)注與研究激光點(diǎn)云、多光譜、雷達(dá)等測(cè)量技術(shù)與傾斜攝影技術(shù)的結(jié)合與互補(bǔ)，真正打開(kāi)一個(gè)三維遙感技術(shù)的新時(shí)代，依靠智能化技術(shù)，發(fā)揮了更高層次的測(cè)量?jī)r(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊國(guó)東，王民水.傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用及展望[].測(cè)繪與空間地理信息，2016， 01：13-15+18.

[2]胡文慶.傾斜攝影測(cè)量三維重建在城市規(guī)劃管理中的應(yīng)用研究[D].昆明理工大學(xué)，2016.

[3]李凌霄.多旋翼無(wú)人機(jī)單鏡頭傾斜影像采集關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長(zhǎng)江科學(xué)院，2016.

[4]李遠(yuǎn)強(qiáng)，陳偉，吳彬.物探方法在地質(zhì)災(zāi)害勘查中的應(yīng)用[J].城市地質(zhì)，2015，S1：95- 100.

[5]王佩軍，徐亞明.攝影測(cè)量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2010.