探析傾斜攝影在水利工程測(cè)繪中的應(yīng)用

◎虞道祥 江門市科禹水利規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，水利工程也擁有了越來越廣闊的建設(shè)范圍。在水利工程測(cè)繪中，以傾斜攝影為代表的諸多先進(jìn)技術(shù)，均已得到了非常廣泛的運(yùn)用。傾斜攝影是通過將無人機(jī)與傳感器進(jìn)行互聯(lián)的方式，使數(shù)據(jù)得到快速且準(zhǔn)確的采集，以此來為水利工程的建設(shè)打下牢固的基礎(chǔ)，使相關(guān)工作的開展能夠更加有序的技術(shù)。此外，傾斜攝影還能夠讓水利施工更有目的性和針對(duì)性，將施工的具體流程進(jìn)行明確，確保水利工程項(xiàng)目能夠順利竣工。

1.傾斜攝影應(yīng)用優(yōu)勢(shì)概述

傾斜攝影強(qiáng)調(diào)通過無人機(jī)空中攝影的方式，對(duì)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在此基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)采集所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到符合現(xiàn)場(chǎng)情況的三維模型，為水利工程提供完善的參考數(shù)據(jù)，在保證工程建設(shè)質(zhì)量的前提下，對(duì)建設(shè)速度進(jìn)行提升，確保水利工程可創(chuàng)造出更為可觀的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。測(cè)量流程可被概括如下：采集基本數(shù)據(jù)—分析并處理數(shù)據(jù)—建立三維模型—開展測(cè)圖工作—全面檢核精度—提交測(cè)量成果。

事實(shí)證明，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下方面：其一，傾斜攝影能夠獲得建模所需原始數(shù)據(jù)，確保技術(shù)人員能夠更好地了解到測(cè)繪現(xiàn)場(chǎng)的地形狀況。其二，該技術(shù)能夠?yàn)榧夹g(shù)人員提供更加全面的數(shù)據(jù)，通過對(duì)側(cè)面細(xì)節(jié)進(jìn)行補(bǔ)充的方式，使人工模仿在真實(shí)度方面所存在不足得到彌補(bǔ)，最大程度縮小三維模型和現(xiàn)場(chǎng)情況的差距。其三，在提升工作的質(zhì)量和效率方面，該技術(shù)同樣具有突出表現(xiàn)，通常只需1d時(shí)間，便能夠獲得1km2的數(shù)據(jù)。其四，該技術(shù)對(duì)外界環(huán)境和天氣所提出要求相對(duì)較低，可通過減少人力資源投入、有效控制飛行周期的方式，對(duì)飛行成本進(jìn)行降低。每架無人機(jī)都能夠搭載多個(gè)攝像設(shè)備，在架次相同的前提下，傾斜攝影所獲得影像數(shù)據(jù)往往較常規(guī)航攝更為豐富。在后期處理環(huán)節(jié)，技術(shù)人員可利用相關(guān)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理，這樣做既能夠提升工作速度，還可以避免儀器出現(xiàn)不必要的損耗。其五，技術(shù)人員可借助傾斜攝影的靈活性，在任何時(shí)間地點(diǎn)開展測(cè)繪工作，實(shí)現(xiàn)泛在測(cè)繪。

2.傾斜攝影水利工程測(cè)繪應(yīng)用要點(diǎn)

傾斜攝影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，主要是能夠快速獲得不同視角的數(shù)據(jù)，其中，既包括垂直數(shù)據(jù)，還包括傾斜數(shù)據(jù)?？罩腥菧y(cè)量相關(guān)軟件不具備分析傾斜攝影數(shù)據(jù)的功能，要想使該技術(shù)發(fā)揮出應(yīng)有作用，關(guān)鍵是要對(duì)以下內(nèi)容引起重視：

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

由傾斜攝影所制作數(shù)據(jù)均為基本技術(shù)數(shù)據(jù)，換言之，對(duì)水利工程而言，只要獲得了傾斜攝影數(shù)據(jù)，技術(shù)人員便可通過模型對(duì)DOM、DEM等輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。另外，對(duì)傾斜攝影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，技術(shù)人員還可以根據(jù)工程需求，導(dǎo)出數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)云或圖像，以此來降低日后工作的難度。

現(xiàn)階段，傾斜攝影大有取代航空攝影和衛(wèi)星遙感之勢(shì)，作為常規(guī)測(cè)繪技術(shù)，航空攝影的不足在于其手段單一，不能對(duì)圖像進(jìn)行高精準(zhǔn)度的采集與分析，而衛(wèi)星遙感的劣勢(shì)主要體現(xiàn)在時(shí)效性和圖像分辨率方面。傾斜攝影有效規(guī)避了上述問題，通過和傳統(tǒng)攝影相結(jié)合的方式，在確保質(zhì)量的同時(shí)提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)程度，基于傾斜攝影數(shù)據(jù)所構(gòu)建三維模型，使測(cè)量結(jié)果以更為直觀的方式被展現(xiàn)了出來，這對(duì)水利工程的有序推進(jìn)具有重大意義。

2.2 攝影狀態(tài)調(diào)整

要想使傾斜攝影優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，關(guān)鍵是要對(duì)攝影狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，當(dāng)無人機(jī)處于低空飛行狀態(tài)下，可進(jìn)行高清拍攝，此時(shí)，無人機(jī)所采集數(shù)據(jù)的分辨率可達(dá)到約2cm。除特殊情況外，無人機(jī)所設(shè)置地面分辨率均為5cm，確保每日所測(cè)繪面積均能夠達(dá)到1km2。若地面分辨率可提高至2cm，通常能夠最大程度保證經(jīng)過處理所得模型視覺感和現(xiàn)場(chǎng)一致，這對(duì)日后水利決策的制定具有重要意義。在得到三維模型后，技術(shù)人員便可以利用現(xiàn)有軟件，根據(jù)工程要求完成模型量取和立體測(cè)圖的操作。事實(shí)證明，對(duì)可視性良好的三維模型加以運(yùn)用，可使決策人員產(chǎn)生身臨其境之感，由此所制定決策自然更加科學(xué)。

2.3 實(shí)現(xiàn)泛在測(cè)繪

早在上世紀(jì)五十年代，測(cè)繪領(lǐng)域就已對(duì)POS和TBS技術(shù)與測(cè)繪工作進(jìn)行了結(jié)合，在確保測(cè)繪精度及速度得到顯著提高的基礎(chǔ)上，逐漸減弱自身對(duì)專業(yè)理論所具有依賴性，相關(guān)人員只需具備對(duì)無人機(jī)進(jìn)行操作的能力，便可獨(dú)立完成生產(chǎn)測(cè)繪數(shù)據(jù)的工作。對(duì)航測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的工作，正隨著軟件平臺(tái)的升級(jí)而朝著自動(dòng)化方向邁進(jìn)，技術(shù)人員只需提前設(shè)置相關(guān)參數(shù)，便可確保后續(xù)工作按照既定流程開展，泛在測(cè)繪的設(shè)想隨之實(shí)現(xiàn)。

2.4 工作注意事項(xiàng)

在利用傾斜攝影技術(shù)對(duì)水利工程進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)以下內(nèi)容引起重視：首先要確保圖像為符合測(cè)繪要求的彩色圖像，并且清晰度滿足要求。其次要保證利用傾斜攝影所采集影像數(shù)據(jù)的分辨率達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，避免由于分辨率過低而對(duì)施工造成影響。再次是要注意無人機(jī)的航向重疊問題，杜絕所獲取數(shù)據(jù)不符合要求的情況出現(xiàn)。最后是要最大程度提高圖像的清晰度和辨識(shí)度，保證無模糊圖像存在，為后續(xù)工作的有序進(jìn)行助力。如果航飛過程中，受無人機(jī)自身因素或外界因素影響，導(dǎo)致局部區(qū)域缺少影像覆蓋或是相片質(zhì)量不符合要求，則需要第一時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)拍，根據(jù)原定航線及相關(guān)參數(shù)，完成漏洞填充工作。此外，在測(cè)繪工作正式開始前，技術(shù)人員還要對(duì)無人機(jī)的拍攝鏡頭進(jìn)行檢查并調(diào)整，確保無人機(jī)能夠?qū)Ω鱾€(gè)方位進(jìn)行拍攝，杜絕拍攝死角和拍攝盲區(qū)出現(xiàn)。

3.傾斜攝影實(shí)際應(yīng)用案例

作為輸水工程的重要節(jié)點(diǎn)，某水利工程計(jì)劃使用7臺(tái)雙吸離心泵完成建設(shè)工作。在對(duì)施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員預(yù)估該工程每日輸水量的平均值為50萬噸，需要同時(shí)為3個(gè)市區(qū)提供水源。對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，技術(shù)人員決定采取傾斜攝影結(jié)合BIM技術(shù)的策略，在獲得立體地形圖的前提下，對(duì)工程地點(diǎn)的地形地貌進(jìn)行全方位了解。

測(cè)繪過程中，技術(shù)人員以工程實(shí)際情況為依據(jù)，使用無人機(jī)對(duì)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集。此次測(cè)量區(qū)的面積在0.5km2左右，共拍攝了大約3000張的照片，其重疊度約為90%。隨后，技術(shù)人員選擇利用現(xiàn)有建模軟件，對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對(duì)工程進(jìn)行三維建模，這一環(huán)節(jié)的任務(wù)，主要有水利工程的特征點(diǎn)的提取、影像資料的匹配以及數(shù)據(jù)的運(yùn)算等。在獲得三維模型后，技術(shù)人員便結(jié)合模型所傳遞信息，對(duì)工程中存在的問題進(jìn)行發(fā)現(xiàn)并及時(shí)解決，為實(shí)際施工提供有效的參考。

在這次水利工程項(xiàng)目的測(cè)繪工作中，技術(shù)人員利用傾斜攝影技術(shù)，在對(duì)原始信息進(jìn)行采集和提取的基礎(chǔ)上，通過軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，通過建模的方式，使工程測(cè)量懸停精度得到嚴(yán)格控制，在三維模型的輔助下，后續(xù)施工得以有序開展。由此可見，將傾斜攝影用于水利工程測(cè)繪是大勢(shì)所趨，這樣做所帶來的好處，可被歸納為以下兩點(diǎn)：一是在水利工程中，該技術(shù)能夠提升水資源的管理應(yīng)用能力，使各項(xiàng)信息的精準(zhǔn)度得到保障。將傾斜攝影與信息技術(shù)結(jié)合，可提高施工方案的合理性，而高清攝影與衛(wèi)星定位技術(shù)的加入，更是在極大程度上加強(qiáng)了水利工程測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。二是傾斜攝影能夠提高測(cè)繪工作的效率，該技術(shù)不僅操作簡(jiǎn)單，所獲取數(shù)據(jù)也有著較高的精準(zhǔn)度，操作人員無需進(jìn)行后續(xù)拍攝，只要使用信息技術(shù)就可以對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。另外，根據(jù)傾斜攝影數(shù)據(jù)所創(chuàng)造出的立體模型，較其他模型更具真實(shí)感，這點(diǎn)同樣需要引起重視。

4.結(jié)論

傾斜攝影強(qiáng)調(diào)通過無人機(jī)所搭載多個(gè)攝像頭進(jìn)行多角度拍攝，并借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而獲得立體的地理數(shù)據(jù)信息，以完成測(cè)繪工作，為后續(xù)工作提供有效的原始數(shù)據(jù)。利用該技術(shù)對(duì)水利工程進(jìn)行測(cè)繪，可對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，但要注意在采集過程中對(duì)攝影狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，從而有效提高工作效率。此外，還要對(duì)無人機(jī)的航線重疊問題引起重視，確保圖像的清晰度、原始資料的分辨率均符合相關(guān)要求，只有這樣才能夠讓測(cè)繪工作達(dá)到應(yīng)有的效果。