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无人机倾斜摄影测量技术在应急测绘保障中的应用

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：高杏

[导读] 摘要：在测绘领域中，无人机倾斜摄影技术是近些年来发展速度相对比较快的高新技术之一，能通过在同一飞行平台搭载多台传感器，从一个直角，四个倾斜等五个角度对形象进行同步曝光采集，对真实地物信息进行有效获取。

        锦州建岩测绘有限公司辽宁锦州 121001
        摘要：在测绘领域中，无人机倾斜摄影技术是近些年来发展速度相对比较快的高新技术之一，能通过在同一飞行平台搭载多台传感器，从一个直角，四个倾斜等五个角度对形象进行同步曝光采集，对真实地物信息进行有效获取。与以往的常规的3D建模技术工艺相比，无人机倾斜摄影技术的优势相对较多，如工期短、精度高、成果种类多，3D建模过程自动化，所需成本少，数据源多，3D场景真实等，基于此，文章结合实际案例，对无人机倾斜摄影测量技术在应急测绘保障中的应用进行了详细分析与探究。
        关键词：无人机；倾斜摄影测量技术；应急测绘；具体应用
        前言
        中国社会经济的飞速发展，使得无人机倾斜摄影技术在地质测量中得以广泛运用，以往的卫星遥感以及常规的测量方式消耗的时间较多，成本较高，不能在第一时间快速、高效地更新一些紧急状况的测绘。而无人机倾斜摄影技术凭借着自身的灵活性、高精度、成本低、适用范围广等优势，对以往的测量方式的缺陷，起到了一个弥补作用，并取代了以往的测量方式，无人机倾斜摄影技术的优势在小范围内及飞行困难地区更加突出，为此，文章对无人机倾斜摄影测量技术在应急测绘保障中的应用进行了详细分析与探究。
        1无人机倾斜摄影测量工作原理分析
        主要是通过链接UAV（无人机）的航天测量设备设施，中途搭乘航拍相机，采用飞机对系统进行控制，以便对飞行角度信息、飞行速度信息等进行及时反馈，从而依据遥感定位对航天拍摄地点、重叠度、具体比例尺等指数进行确定，对航天拍摄信息数据进行自动获取，通过航空五软件进行补正与链接，再在地面摄像控制点中将其导入，对DKL成果进行处理，进而满足地形地图的测绘要求。与RS融合，采用搭乘GPS系统精准定位，在上方对照片进行拍摄，以此来获取信息，最后采用GIS系统实施后续模拟处理，进而满足航空拍摄的3S技术要求。
        2无人机倾斜摄影技术在应急测绘保障中的应用
        2.1作业流程
        采用UAV进行测量和拍摄，需要分为三个步骤：第一步，前期准备，第二步实地勘察，第三步作业准备。对需要的航拍设备进行科学选择和时刻检测，明确作业范围，对具体操作航线进行科学规划，对地面分辨率、飞行次数、飞行高度、飞行时间、照片重叠率等进行科学设置，布置像控制点。在实地勘察过程中，需将航线即时优化工作做好，对地面像控制点的点数、飞行作业进行设置，布设仪器，对遥感影像数据的计算进行导进与分析。收集到所需的照片后，需采用3D图像处理软件对照片进行完善和修改，最后形成DMK影像数据图和地理信息标准化的地形地貌模型。
        2.2倾斜摄影技术
        运用该种技术，使我们更加了解和掌握了地球天空，便于我们结合周遭数据和自然环境，为我们更进一步了解我们所处的地球提供了有效的参考依据。倾斜摄影不具备必要的核心技术，它全面运用了小距离的优势来传播信息数据，运用UAV实现数据接收，在可知范围内散落感光元件的关键点。运用无人机倾斜摄像技术，能对倾斜拍摄和模拟采集中出现的所有难题进行有效解决。
        2.3测量应用方法
        该种技术需在同一UAV上加乘5个分镜头，同时从天空上方垂直下方，从前后左右4个不同角度进行采集拍摄，在对照片进行拍摄时，对航程、航高、航速以及方向重叠、坐标等数据进行记录，然后对倾斜影像进行整理。依据勘察要求，UAV的飞行高度需控制在70-100m，以便对地面分辨率＞0.01m的数据进行更好的获得。
        2.4空中三角测量
        斜角摄影测量空中三角测量：斜角摄影测量采用多视点影像联合平差，对影像之间的几何变形及遮挡关系进行全面考虑，使用smart3DCapture软件，融合POS系统提供的多视点影像的外方位元素，使用由粗到精的金字塔匹配措施，对图像的各个层次进行同名点的自动匹配和自由网光束法平差，得到更好的同名匹配结果。同时，建立了多视点影像自检校园网连接点及连线、控制点坐标和GPU/IMU辅助数据平差的误差方程，通过联合求解保证平差结果的准确性。
        在smart3DCapture软件的space3报表中，重投影的均方误差控制约0.5个像素，最大不＞0.55个像素。如果＞0.55个像素，建议航拍组再飞一次。

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        2.5测绘大比例尺地形图
        在EPS清华山维软件中导入构建的3D模型，利用3D模型收集所有元素。通过构建一个完整的多视点3D映射环境，在严格的成像关系下形成精确的重建，对视图像视角、分辨率和遮挡的局限性进行了有效弥补。实现了真实3D环境下的高精度地形采集、分量测量、地形采集，大大减轻了野外测绘的劳动强度，确保了地形图的绘制质量，提升了生产效率。采用EPS清华山维软件平台进行数字测图，不戴立体眼镜，可降低对航测员的要求，其数据库的图形管理模式与CAD的图形编辑功能相当。
        3实际案例分析
        3.1某区铝土矿情况简析
        铝土矿是成藏型的，占地时间短，占地大。但是，该地区的土地资源相对稀缺。由于采矿区的原因，大部分土地都被废弃了，每年还必须支付大量资金以征用土地，矿区的经济和土地被严重浪费。为了有效解决上述问题，确保矿区土地资源的有效利用，基于某区铝土矿矿田的可恢复性和临时性，解决了采矿生产占用时间长，土地资源破坏的问题，并通过采矿-复垦技术，采用合理高效的方式，使用基本数据，例如通过低空无人机遥感获得的数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）等，进行复垦设计某区铝土矿采区土地，促进某区铝土矿山的长期、稳定发展。
        3.2工程复垦准备
        3.2.1设计与规划采区
        在设计施工图的过程中，主要特别注意的是，在利用低空无人机遥感影像获取数字线图的前提下开展规划和组织设计。同时，将DOM用作基础地图数据，然后切实的显示出采空区的现场情况。根据现有的施工工艺和施工设备，严格按照规范要求来规划设计采空区。
        3.2.2施工放样
        低空无人机遥感获取的DOM的数据带有坐标系统，在规划区的DOM导入需要放样的点线，即合成DOM与放样的点线坐标，对设计点在实地的物理位置进行判断，以此来准确定位点线位置。
        4.3工程施工
        4.3.1粘土底板采空区的工程复垦技术
        根据设计图，明确了需要开垦的矿区，并根据施工图使用大型机械平整地板，松开地板。钩松作业完成后，将30 cm以上的剥离土壤铺作耕作层，最后全面修复道路，边坡和排水沟。同时，平坦土地的坡度要求在3％至5％之间，坡地坡度要求≤25％。
        3.3.2灰岩底板采空区工程复垦技术
        该种类型的石牙深度通常≤2米，在实行复垦前需要对石牙进行处理，需通过推土操作和松动处理方式，来处理松动零散的石牙，而需要通过爆破操作方式，来处理整体型的石牙。待石牙作业完成后，再对其实行凭证处理。因为石牙本身具备憎水性，在平整作业完成后续将约1米保水性材料当作垫层摊铺在石牙上，一层即可，垫层通常使用尾矿干法处理所获得的滤饼，垫层覆盖后将耕作层铺设在上面。
        结束语
        近年来，中国自然灾害屡见不鲜，针对灾区图像，应用无人机倾斜摄影测量技术可以快速获取，同时融合3D模型进行分析与监测，使得应急测绘保障的及时性和真实性得以提升。为此，对无人机倾斜摄影测量技术在应急测绘保障中的应用进行了详细的分析和探讨。
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        [4]张朝丰.无人机倾斜摄影技术在矿区工程测量中的应用[J/OL].世界有色金属，2018（11）：15+17
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