傾斜攝影測量在地災(zāi)應(yīng)急測繪中的應(yīng)用

田 杰

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局405隊(duì)，湖南 吉首 416007）

現(xiàn)如今，無人機(jī)航空測量技術(shù)作為當(dāng)代測繪技術(shù)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)研等領(lǐng)域應(yīng)用得越來越普遍，而較之于傳統(tǒng)無人機(jī)測量技術(shù)，傾斜攝影測量技術(shù)具備諸多優(yōu)勢，比如說，正不斷突破多角度攝影的技術(shù)難點(diǎn)，考慮到低空飛行已經(jīng)成為當(dāng)代無人機(jī)測繪技術(shù)的重點(diǎn)優(yōu)勢，而多角度攝影就可以幫助人員獲取較為多方面的地物紋理，由此提升了拍攝的精準(zhǔn)度；其次，相對較高的旁向以及航向重疊度，如此一來，航空拍攝就能夠很好地呈現(xiàn)測量范圍的總體面貌，大幅度提升航拍品質(zhì)。除此之外，該技術(shù)自動化水平高，攝影影像、POS數(shù)據(jù)獲取等都能夠自動化實(shí)現(xiàn)，所以人為干預(yù)程度不多，再加上這一技術(shù)所采集到地信息不但涵括了傳統(tǒng)的二維地形數(shù)據(jù)，同時還能夠獲取所在區(qū)域三維模型建模信息，所以越來越受到人們的青睞?；诖耍疚膶⒁阅彻こ虨槔?，就傾斜攝影測量在地災(zāi)應(yīng)急測繪中的應(yīng)用要點(diǎn)展開詳細(xì)地闡述，希望能夠給同行帶來一定的參考價值 。

1 案列簡介

永順縣靈溪鎮(zhèn)南山社區(qū)雷打巖滑坡位于S230永順縣至小龍村連接線K1+110右側(cè)，地理坐標(biāo)：東經(jīng)109°50′57"，北緯28°58′00"，新建永小連接線公路位于滑坡區(qū)后緣，交通便利。由于持續(xù)強(qiáng)降雨，2020年7月8日19時永順縣靈溪鎮(zhèn)南山社區(qū)雷打巖發(fā)生山體滑坡，滑坡體平面呈蘑菇狀，滑坡后緣為新建永小連接線路面上的弧狀裂縫，推測剪出口為原永小公路內(nèi)邊坡坡腳，滑坡體順坡向（240°）長約100米，平均寬約75米，平均厚度約12米，滑動體積約9.0萬立方米。滑坡體大部分堆積于原永小公路上方，少量散落在公路下方，極少量沖入猛洞河中。滑坡潛在威脅永小連接公路長度150m，漿砌塊石擋土墻一段（長度60.0m，高度10.0～12.0m，頂寬3.50m），如滑坡體入下方猛洞河形成的堰塞湖將淹沒上游不二門大壩電站、南門橋及沿河周邊居民等，將造成人身財產(chǎn)安全的損失。我隊(duì)立即啟動地災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，第一時間組織測繪人員攜帶無人機(jī)、RTK、免棱鏡全站儀等測繪設(shè)備前往災(zāi)點(diǎn)。我隊(duì)采用多旋翼飛行器搭載五鏡頭低空傾斜攝影測量，在克服了連綿細(xì)雨、雨霧造成能見度低、高壓輸電線影響飛行高度及操控等不利因素，順利采集了災(zāi)點(diǎn)野外數(shù)據(jù)，并按應(yīng)急預(yù)案要求，在4小時內(nèi)提供了正攝影像圖，12小時內(nèi)繪制了災(zāi)點(diǎn)地形地貌圖，24小時內(nèi)出版三維模型，并對滑坡堆積物體積進(jìn)行初步的測算，為領(lǐng)導(dǎo)提供了第一手基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為進(jìn)一步掌握滑坡體的變形情況，獲得滑坡體發(fā)展變化趨勢，對此災(zāi)點(diǎn)還進(jìn)行了水平位移、沉降位移監(jiān)測工作。

2 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)概述

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)作為一種新型化的觀測地物方位、外觀等一系列屬性的先進(jìn)技術(shù)，將之運(yùn)用至應(yīng)急測繪保障服務(wù)當(dāng)中，可以給那些突發(fā)性事件帶來較為精準(zhǔn)、高效的地理空間數(shù)據(jù)。只要出現(xiàn)不良性的災(zāi)情，那么應(yīng)急測繪就要確保采集到多個來源的數(shù)據(jù)信息，通過合理處置數(shù)據(jù)信息，提取實(shí)用災(zāi)情信息，編制專業(yè)化的災(zāi)區(qū)專題圖等等，而合理采用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，已經(jīng)成為確保應(yīng)急測繪工作穩(wěn)定推進(jìn)的重要基礎(chǔ)之一。

在開展應(yīng)急測繪保障工作期間，通過該項(xiàng)技術(shù)可以采集到災(zāi)區(qū)的高清影像信息。盡管過往正射航測系統(tǒng)可以幫助工作人員獲取災(zāi)區(qū)高清影像信息，不過其存在二維平面圖的不足之處，所以很難采集到全方位的空間地物信息，這就提升了應(yīng)急測繪保障工作的難度系數(shù)。而采取無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)能夠很好地彌補(bǔ)正射航測系統(tǒng)的不足之處，通過應(yīng)用多角度相機(jī)實(shí)現(xiàn)對所在區(qū)域地物垂直、傾斜等多形式地攝影，進(jìn)而應(yīng)急測繪保障工程的穩(wěn)步進(jìn)行創(chuàng)造技術(shù)條件。

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)已經(jīng)成為國際測繪遙感行業(yè)中的一項(xiàng)新型化技術(shù)手段，可以對測量主體提供多影像實(shí)時化地攝影及測量，從而采集到多種形式的測量成果。比如說垂直及傾斜影像、DOM以及DSM等等，然后，相關(guān)的工作人員再根據(jù)上述數(shù)據(jù)測量信息進(jìn)一步生產(chǎn)出更多元的DEM、DLG等信息。但值得注意的是，盡管無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)解決了傳統(tǒng)應(yīng)急測繪技術(shù)存在的問題，不過本身也有亟待改進(jìn)的地方，比如說由于其影像處置技術(shù)相對復(fù)雜，同時在算法上還不夠成熟，所以使得進(jìn)行三維建模時耗時過長，在一定程度上不利于迅速響應(yīng)救災(zāi)活動。針對地理空間信息服務(wù)，不但要在空間上進(jìn)行系統(tǒng)化描繪，同時還應(yīng)該在時間上做到快速高效。基于此，相關(guān)的工作人員要及時采用點(diǎn)面結(jié)合的無人機(jī)傾斜攝影預(yù)案，合理劃定重點(diǎn)預(yù)計非重點(diǎn)的范疇，同時還需要精準(zhǔn)地劃定救災(zāi)前期黃金24小時時期以及后期評估時期，做到主次明確、穩(wěn)定有序地完成應(yīng)急測繪工作。在應(yīng)急測繪期間，相關(guān)的工作人員還要注意提供早期測繪產(chǎn)品，然后再進(jìn)行相應(yīng)的三維建模分析，由此保證政府單位救災(zāi)、災(zāi)后評測以及重建工作能夠有條不紊地向前推進(jìn)。

3 傾斜攝影測量技術(shù)在應(yīng)急測繪保障中的應(yīng)用分析

為了能夠進(jìn)一步契合應(yīng)急測繪保障工作中迅速回響的需求，此時在處理無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的過程中，要確保其和救災(zāi)前期黃金二十四小時時期以及后期評估時期相適應(yīng)，如此一來，較為精準(zhǔn)地搭建重點(diǎn)區(qū)域的三維模型。具體應(yīng)用要點(diǎn)闡述如下：

3.1 影像獲取及處理要點(diǎn)分析

影像獲取及處理作為采用傾斜攝影測量技術(shù)建構(gòu)三維模型的重要前提，相關(guān)的工作人員要遵循如下要點(diǎn)，

第一，影像獲取。針對這一環(huán)節(jié)，相關(guān)的工作人員要先合理規(guī)劃航線。航線規(guī)劃作為獲取影像信息的重要一步，操作人員要全面地考量無人機(jī)續(xù)航水平以及攝影云臺各方面穩(wěn)定的性能，由此進(jìn)一步設(shè)置適當(dāng)?shù)娘w行高程以及影像重疊度，獲得契合傾斜攝影測量需求的影像數(shù)據(jù)。接下來就要開展航攝飛行工作。通常來說，無人機(jī)采取程控模式進(jìn)入航線進(jìn)行實(shí)際地航攝，而拍照模式則設(shè)置為定點(diǎn)曝光，通常一個飛行架次飛行時長大約是25分鐘，在這個過程中要求實(shí)時監(jiān)察無人機(jī)的飛行情況，由此較為高效地搜集目標(biāo)范圍中的影像資料。

第二，整理影像資料。首先，相關(guān)的工作人員要為影像提供規(guī)范化的名稱，而傾斜攝影云臺通常由多處傳感器構(gòu)成，在同一時間可以采集到多角度的影像信息，要依據(jù)傳感器的次序儲存在對應(yīng)文件夾之中，然后再進(jìn)一步設(shè)置統(tǒng)一的影像信息名稱。其次，根據(jù)實(shí)際情況剔除掉影像冗余?？紤]到影像數(shù)據(jù)規(guī)模過大常常會拉低數(shù)據(jù)處置的效率，此時就要相應(yīng)地剔除掉各個傳感器在無人機(jī)上升、下降以及任務(wù)范疇之外的多余影像信息。

第三，合理布局以及精準(zhǔn)測量控制點(diǎn)。在布局控制點(diǎn)的過程中，由于無人機(jī)具備專業(yè)化的GPS定位模式，而考慮到實(shí)際上POS數(shù)據(jù)定位精度很難契合空中三角測量標(biāo)準(zhǔn)，針對這一情形，相關(guān)的工作人員就要采取人工布設(shè)地面控制點(diǎn)的方法，如此一來，才能夠相應(yīng)地提升三維模型量算的實(shí)際精準(zhǔn)程度。通常而言，針對500米×500米的航攝范圍，此時設(shè)置五處控制點(diǎn)方可，實(shí)際的操作方法就是于四個角隅以及中心點(diǎn)各安置一處，當(dāng)然，若控制點(diǎn)的數(shù)量愈多，此時模型的實(shí)際精準(zhǔn)程度也就越高。值得注意的是，其控制點(diǎn)要優(yōu)先選在地面容易識別的地方，盡可能地是多處傳感器影像的同名點(diǎn)，同時還要將控制點(diǎn)相應(yīng)的傳感器影像整合在對應(yīng)的文件夾中。接著，相關(guān)的工作人員要精準(zhǔn)測量控制點(diǎn)。一般情況下，可以通過解析衛(wèi)星影像、手持GPS測量、RTK測量等多重技術(shù)獲取控制點(diǎn)成果。根據(jù)有關(guān)資料顯示，解析衛(wèi)星影像以及手持GPS測量的方法效率很高，不過精準(zhǔn)程度較低，而傳統(tǒng)導(dǎo)線測量的方法精準(zhǔn)程度高，不過受作戰(zhàn)環(huán)境的影響很大，所以在實(shí)際應(yīng)用過程中，為了能夠迅速獲得精度實(shí)用的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，相關(guān)的工作人員可以優(yōu)先采取RTK測量技術(shù)。

3.2 數(shù)據(jù)處理應(yīng)用要點(diǎn)分析

數(shù)據(jù)處理通?？梢詣澐譃閮蓚€時期，其一即早期黃金二十四小時時期，相關(guān)的工作人員靈活應(yīng)用正面攝影測量技術(shù)以及傾斜攝影測量技術(shù)，然后再通過無人機(jī)正面攝影測量技術(shù)進(jìn)一步整合災(zāi)區(qū)大范圍的影像整合，綜合無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)手段，對核心災(zāi)區(qū)搭建精細(xì)化三維模型，從而把災(zāi)區(qū)總體信息以及核心局部詳實(shí)數(shù)據(jù)予以掌控。而第二個時期就是指后期評估時期，相關(guān)的工作人員要搭建點(diǎn)云級融合三維模型，然后再對重點(diǎn)災(zāi)區(qū)搭建精細(xì)化三維模型，值得注意的是，針對范圍較廣的災(zāi)區(qū)無須高精度搭建三維模型。而是要依據(jù)應(yīng)急測繪保障需求綜合DSM、DLG以及當(dāng)下獲取的地理信息等成果予以分析，同時還要及時地采集重要地物信息，進(jìn)而在短時間內(nèi)能夠編制出應(yīng)急專題圖紙和實(shí)景三維場景。

3.3 數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

在后期評估過程中，相關(guān)的工作人員要把重點(diǎn)災(zāi)區(qū)三維模型予以單體化處理，然后把災(zāi)區(qū)屬性信息進(jìn)行入庫，然后進(jìn)行下一步的分發(fā)，通過數(shù)據(jù)處置發(fā)布三維場景網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，然后再綜合多種多樣的地理信息，完成應(yīng)急測繪保障應(yīng)用解析。點(diǎn)面結(jié)合的數(shù)據(jù)采集以及點(diǎn)云級結(jié)合的數(shù)據(jù)處置技術(shù)是通過無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的一種革新，在采集數(shù)據(jù)信息時期，點(diǎn)面結(jié)合就是指利用固定翼無人機(jī)得到較大范疇的垂直影像，然后再綜合旋翼無人機(jī)得到重點(diǎn)災(zāi)區(qū)的傾斜影像資料，如此一來，就可以在短時間內(nèi)回應(yīng)應(yīng)急測繪工作。在數(shù)據(jù)處理時期，點(diǎn)云級融合就是是指搭建重點(diǎn)災(zāi)區(qū)精細(xì)三維模型以及范疇較廣的災(zāi)區(qū)粗三維模型，從而更好地為地災(zāi)應(yīng)急提供有益的保障。

4 結(jié)束語

綜上所述，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在應(yīng)急測繪保障工程中的合理應(yīng)用，較好地彌補(bǔ)了過往正面攝影測量方法的局限之處，進(jìn)一步搭建了形象直觀化的多角度三維模型，除此之外，采用點(diǎn)面結(jié)合的無人機(jī)傾斜攝影預(yù)案，也可以進(jìn)一步處理好時效方面的難題，從而能夠迅速地回應(yīng)救災(zāi)活動，因而該技術(shù)值得進(jìn)一步的推廣及應(yīng)用。