傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)

發(fā)布日期：2018-12-05 00:00 瀏覽量：12293

無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量通過在飛行載體上搭載多臺(tái)航攝儀，在同步曝光控制下，同一時(shí)間從 4 個(gè)側(cè)面和 1 個(gè)垂直面等不同的角度采集影像，通過這種多角度的方式，可以獲取更為完整精確的地面物體的信息。運(yùn)用傾斜攝影測(cè)測(cè)量技術(shù)，突破了傳統(tǒng)正射航空攝影只能在垂直角度獲得小時(shí)影像的局限性，能夠真實(shí)地還原地物的本來面貌，而且機(jī)載平臺(tái)運(yùn)用先進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，可以獲得準(zhǔn)確的絕對(duì)地理坐標(biāo)，通過控制點(diǎn)的絕對(duì)定向可以獲取非常高的絕對(duì)精度，可以廣泛用于各個(gè)行業(yè)。

無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)流程

傾斜攝影測(cè)量流程主要涵蓋了以下幾個(gè)方面:

( 1) 高分辨率無人機(jī)傾斜數(shù)據(jù)獲取。

( 2) 像片控制測(cè)量，進(jìn)行空三絕對(duì)定向。

( 3) 立體模型生成。

( 4) 基于密集匹配生成 DSM。

5) 實(shí)景三維模型和 TDOM 生成。

1 無人機(jī)傾斜攝影

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是將多臺(tái)不同角度的航攝儀搭載在同一飛行平臺(tái)上，并利用飛行控制系統(tǒng)攜帶精確導(dǎo)航信息和曝光控制器記錄下來拍攝瞬間的飛行姿態(tài)，包括影像 POS 點(diǎn)位置、外方位元素等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)從多個(gè)角度獲取地面影像。航空攝影的實(shí)施過程一般包含航攝計(jì)劃制定、航攝申請(qǐng)與審批、空中攝影實(shí)施、攝影處理、資料檢查驗(yàn)收等環(huán)節(jié)。

2 像片控制測(cè)量

像片控制測(cè)量根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)要求在地面上提前布設(shè)地標(biāo)點(diǎn)，使用網(wǎng)絡(luò) ＲTK 技術(shù)獲取平面坐標(biāo)和高程坐標(biāo)，用于傾斜空三攝影測(cè)量的絕對(duì)平差。

3 三維建模生產(chǎn)

三維建模生產(chǎn)采用 Acute 3D Capture 三維自動(dòng)建模軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)圖形運(yùn)算單元 GPU 的快速自動(dòng)三維場(chǎng)景運(yùn)算軟件，通過將傾斜航空影像數(shù)據(jù)、地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入 Acute 3D Capture 自動(dòng)建模軟件系統(tǒng)進(jìn)行一系列運(yùn)算處理，人工參與質(zhì)量控制及三維模型編輯修飾工作，從簡(jiǎn)單連續(xù)影像生成逼真的實(shí)景三維場(chǎng)景模型。三維建模生產(chǎn)具體流程如圖所示。

傾斜攝影技術(shù)流程.png

4 三維成果輸出

使用 Acute 3D Capture 自動(dòng)建模軟件輸出國(guó)際通用 OSGB 格式三維成果，它是由 Tile 分級(jí)文件夾構(gòu)成的 Data 文件夾，每一個(gè) Tile 分級(jí)文件夾里為不同層級(jí) 的 OSGB 模型。在 ContextCapture S3C Composer 中通過建立 s3c 索引文件將 OSGB 格式瓦片數(shù)據(jù)聯(lián)合起來，使之能通過 Acute 3D Viewer 加載瀏覽。

傾斜攝影三維成果案例.jpg

5 TDOM 數(shù)據(jù)微分糾正

利用匹配出的高密度 DSM 可以對(duì)傾斜影像進(jìn)行逐像素的偏微分糾正，制作真正射影像。

基于傾斜攝影技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的精度統(tǒng)計(jì)及應(yīng)用

在精度方面，對(duì)近百個(gè)可能存在地質(zhì)災(zāi)害的隱患點(diǎn)進(jìn)行了基于傾斜攝影測(cè)量的監(jiān)控，并制作了實(shí)景三維模型和 TDOM。

在應(yīng)用方面，地質(zhì)災(zāi)害突發(fā)后，救援人員需要到塌方地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘地形制定救援方案，但由于災(zāi)區(qū)特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生二次災(zāi)害，救援人員很難爬上斜坡勘察地形。了解不到地震后的災(zāi)區(qū)地形，就無法制定救援方案，以及安置疏散受災(zāi)群眾。應(yīng)用無人機(jī)傾斜三維建模技術(shù)為地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)制作傾斜三維模型，從起飛到最后模型輸出整個(gè)過程僅需幾個(gè)小時(shí)，真實(shí)反映受災(zāi)情況，自帶高程信息、紋理信息，可大大縮短指揮層了解災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)情況的時(shí)間，地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急工作組能夠迅速作出可行的應(yīng)急救災(zāi)方案。

實(shí)景三維模型可以清晰地展現(xiàn)坍塌房屋的全貌，房梁、柱子、地板都清晰可見。當(dāng)傾斜攝影獲取的傾斜數(shù)據(jù)地面分辨率優(yōu)于 2 cm，生成的模型接近于人眼可接受的變形，能夠真實(shí)還原實(shí)地原貌，如災(zāi)害點(diǎn)的山坡、電線桿、滾石等，經(jīng)過后期處理制作三維模型、DSM、真正射影像等各種成果，災(zāi)害點(diǎn)的全貌一覽無遺。經(jīng)過絕對(duì)定位，整個(gè)模型具備可量測(cè)性，可以量測(cè)目標(biāo)地物的長(zhǎng)度、寬度、高度、面積、體積等。根據(jù)這些物體的長(zhǎng)寬高，技術(shù)人員可以計(jì)算出滾石可能下滑的方向和力量、山體崩塌的方向、沖擊力大小和距離的遠(yuǎn)近、挖填方大小等。決策層對(duì)次生災(zāi)害的預(yù)警及應(yīng)急處理就有了更加詳實(shí)準(zhǔn)確的依據(jù)，對(duì)于災(zāi)民安置點(diǎn)的選擇、災(zāi)后重建方案設(shè)計(jì)也可以進(jìn)行優(yōu)化，將地質(zhì)災(zāi)害的損失減到最小，保證人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

基于實(shí)景三維進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警與監(jiān)測(cè)，可以通過無人機(jī)傾斜攝影獲取的影像經(jīng)過空三加密和絕對(duì)定向建立實(shí)景三維模型和真正射影像來進(jìn)行，從而極大減少人工實(shí)地勘察的工作量，提高工作效率，同時(shí)通過實(shí)景三維模型可以非常直觀反映地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的地形地貌信息，為地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)預(yù)警及應(yīng)急救援提供非常有力的依據(jù)。

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