計算機數(shù)字化攝影測量技術在工程測量中的應用

李文濤

內(nèi)容摘要 傾斜攝影測量技術是一種利用計算機數(shù)字化的攝影測量技術，它作為近些年發(fā)展起來的一項測繪遙感方面的高新技術，不同于傳統(tǒng)的攝影測量技術，使用這項技術不僅能得到正攝影像，還可以獲得真實的側(cè)面紋理信息。該技術比傳統(tǒng)的攝影測量技術更為快速、準確、便捷，且通過該技術可以更加清晰準確地描述、獲取地理信息。該技術在智慧城市三維單體和整體的模型構建、測繪工程，以及城市化建設中地質(zhì)災害早期識別等方面都有應用。

關鍵詞 計算機 攝影測量技術 工程測量 三維模型

1 引言

近些年，隨著城市規(guī)劃的不斷擴張，以及城市旅游業(yè)的發(fā)展，人民對于城市生活環(huán)境要求的不斷提高，隨之有了對更高精度的空間模型甚至能夠?qū)崟r觀測實景模型的需求，因此“智慧數(shù)字城市”被迅速推廣，構建“智慧數(shù)字城市”是各大城市的迫切需求。

目前大比例尺地形圖在測繪領域占有較大份額。傳統(tǒng)地形測繪方式，主要運用經(jīng)緯儀、水準儀和GPS等測量儀器進行一定比例精度下的數(shù)據(jù)采集，但這種測繪方式在測繪大比例地形圖時，不僅效率低，周期長，而且成本很高，特別是有些區(qū)域測量環(huán)境不佳，很難精確快速地繪制出地形圖。

我國提出構建“雙核聯(lián)動、多中心支撐”網(wǎng)絡化功能體系，實施智慧城市空間發(fā)展戰(zhàn)略。但我國某些地區(qū)富含砂礫卵石土、膨脹性黏土，含有膏鹽、泥巖，存在溶蝕性和腐蝕性、崩塌、滑坡等諸多地質(zhì)問題。這就需要對城市空間做出精確的地形繪制圖，為城市發(fā)展提供有力支持。

2 計算機數(shù)字化傾斜攝影測量在城市三維構建中的應用

2.1 傾斜攝影測量在城市三維建模上的應用原理

城市三維模型，為“智慧數(shù)字城市”提供了基礎數(shù)據(jù)，從而構建“智慧數(shù)字城市”的重要框架，同時，傾斜攝影數(shù)據(jù)和三維模型也是城市計算機數(shù)字化的一個重要載體。三維激光掃描技術又稱高清晰測量技術，是一種非接觸式主動測量技術。它獲取信息的方式是利用三維激光掃描儀發(fā)射激光得到被測物的信息，如被測物體表面三維坐標、反射強度等。三維激光掃描技術需要利用傾斜攝影測量技術，傾斜攝影測量技術是近些年在國際測繪遙感領域新興的一項高新技術。不像以往傳統(tǒng)航空攝影只能從垂直角度拍攝，它是在同一個飛行平臺上搭載多臺傳感器，從垂直、傾斜等多個不同角度采集影像。值得一提的是，利用傾斜攝影測量技術，研究人員可分析研究傾斜影像，尤其是重點分析研究傾斜影像的分辨率。早在2011年中國測繪學會學術年會上，張祖勛院士指出可將激光雷達技術與攝影測量技術相結合應用在城市三維建模中。

該結合應用可闡述解釋城市三維單體模型的原理和應用，分析研究三維單體模型量測技術的基礎理論，向模型提供豐富的紋理信息，以此高效完成城市三維建模。利用該技術能夠真實地呈現(xiàn)符合人眼視覺的城市場景，為大數(shù)據(jù)時代建設“智慧數(shù)字城市”提供空間地理信息。

2.2 城市模型計算機數(shù)字化

城市模型數(shù)字化離不開計算機。通過計算機的數(shù)字化，城市模型信息存儲、交流及監(jiān)測過程中的數(shù)字化、智能化程度得到極大提升，而且獲得的三維數(shù)字模型具有極高的準確性、還原性與真實性，能夠高效地進行信息傳遞與交流。由此看來，傾斜攝影測量技術不單可以滿足城市數(shù)字三維建模需要。同時，城市三維模型在計算機中作為各大建筑與區(qū)域等數(shù)據(jù)的重要載體，自然地賦予其中單體相應的屬性，如道路、建筑名稱、面積、年份、長度等。城市數(shù)字化用其準確的空間位置和屬性信息為城市建設提供充分的基礎數(shù)據(jù)，供規(guī)劃、監(jiān)測、城管等相關部門使用[1]。

3 傾斜攝影測量技術在測繪工程中的應用

3.1 無人機傾斜攝影技術在大比例尺地形圖測繪上的應用原理

近些年，航空攝影測量技術日新月異，尤其是無人機傾斜攝影技術不斷地更新?lián)Q代，它改善了傳統(tǒng)攝影測量容易受到云層和天氣干擾，并且只能獲取地面要素的高度或頂部的紋理信息的不足，該技術能夠快速高效地得到客觀、全面的地面、建筑和自然物體的數(shù)據(jù)信息，大比例尺地形測繪的可操作性被極大提高。

目前，大比例尺地形圖在測繪領域占據(jù)著較大的比例。在測量這類地形圖時，地形圖測繪一般會存在一定程度的測繪偏差。測繪人員為了對地形圖進行精度檢測的測量與檢查，保證測繪結果的精確度，會布置多個散點來提高檢測精度，并靈活選擇無投影差的攝影測量區(qū)域，通過采集全要素的模式，得出三維測圖的多維度測繪環(huán)境，建立出精度較高的測繪地形圖。通過多次測量與誤差校正，才能確保最終的測量圖與實際地形地貌保持高度一致，這就導致了效率過低。

3.2 測繪技術應用與計算機技術

測繪技術應用領域非常廣泛，主要是采用計算機、網(wǎng)絡和信息技術等，對地形進行測量，將設計圖上的某些特征信息轉(zhuǎn)化成特定的圖形。隨著計算機技術等的發(fā)展，測繪技術已經(jīng)有了長足的進步。近些年，測繪技術為土地資源規(guī)劃和城市區(qū)位發(fā)展提供了科學準確的參考數(shù)據(jù)[2]。

4 無人機傾斜攝影技術在地質(zhì)災害早期識別的應用

4.1 無人機傾斜攝影技術在地質(zhì)早期識別的應用原理

在智慧城市化建設過程中，通過無人機傾斜攝影技術可對地質(zhì)災害進行早期識別。技術人員用完成的傾斜攝影成果還原研究區(qū)的真實三維實景場景，實現(xiàn)全要素覆蓋、地質(zhì)災害形變的識別。構建識別區(qū)三維立體實景模型、高分辨率正射影像，采用正射影像與傾斜攝影真實三維實景場景相結合，進行綜合分析。通過對正射影像DOM進行監(jiān)督分類與人工干預相結合的方法進行，結合傾斜攝影真實三維實景場景分析研究區(qū)內(nèi)的形變。綜合分析識別形變區(qū)、建設施工區(qū)，分類劃定影像監(jiān)督（工程建設區(qū)與非工程建設區(qū)），再進行地面調(diào)查，核查形變區(qū)，進行風險評價，劃定威脅區(qū)范圍。

之前，已有學者在地災早期識別應用方面做研究工作。巨袁臻基于無人機攝影測量技術，通過多期數(shù)據(jù)處理對比，早期識別黑方臺黃土滑坡;褚宏亮利用三維激光掃描技術，研究重慶南川金佛山顫子巖危巖體、撫順西露天礦南邦滑坡等災害，總結出基于三維激光掃描技術的地災調(diào)查、監(jiān)測的早期識別方法。

4.2 傾斜攝影計算機自動化建模

傾斜攝影計算機自動化建模之所以不會存在人為的選擇性構建和修飾，是因為它是在航拍影像和控制點的基礎上采用計算機自動構建。這就可以還原真實場景的完整面貌，避免人為干預，實現(xiàn)全要素覆蓋。傾斜攝影自動化建模具有高效率、高精度、高真實感、低成本的優(yōu)點。該技術在城市化建設過程中地質(zhì)災害的早期識別上，有著獨特的優(yōu)勢。

5 結語

傾斜攝影技術具有用來測量的諸多方面的優(yōu)勢，而且目前也已經(jīng)擁有了多方面的應用市場。第一，以無人機航空攝影測量為技術基礎來獲取實驗區(qū)域影像數(shù)據(jù)，從而快速實現(xiàn)該區(qū)域的三維單體模型構建。第二，傾斜攝影測量技術能滿足大比例地形測繪精度要求。現(xiàn)代測繪技術，尤其是數(shù)據(jù)化測繪技術應用在各個領域當中，可以有效提高測量工作質(zhì)量，減少結果差異性，有效保證測量準確性。在進行大比例尺地形圖的測量過程中，根據(jù)實際的地形特征，靈活運用測量方式，可以保證測繪的精確度，降低測繪誤差的發(fā)生率。而在地質(zhì)災害早期識別中，無人機傾斜攝影技術具有效率高、投入少、精度高的優(yōu)勢。這些優(yōu)勢方便技術人員快速解譯、分析、識別城市化建設過程中的地質(zhì)災害問題。

【參考文獻】

[1]施駿騁.傾斜攝影測量應用于城市三維單體模型構建的研究[D].昆明：昆明理工大學，2016.

[2]巨正平，路云.基于無人機傾斜攝影測量技術在大比例地形測繪中的應用探討[J].江西科學，2019，37（5）：723-726.