基于無人機傾斜攝影的應急測繪系統設計與應用

楚立剛 王東興

山東明嘉勘察測繪有限公司 山東淄博 255000

如何有效的監測地質災害是當前亟待解決的問題。傳統的航空攝影測量技術無法有效的實現災害監測，應用效率不高。隨著無人機技術以及動態定位技術等的快速發展，無人機傾斜攝影技術以靈活機動的特征，能夠在較短的時間內獲取災害區域的三維實景模型，為進一步的災情評估和重建等提供可靠的地理信息依據。基于此，本文以某地區地質災害應急測繪為例，講述無人機傾斜攝影技術在地質災害應急測繪中的應用效果。

1 無人機傾斜攝影技術概述

無人機傾斜攝影技術是一項先進的觀測地物位置、外觀等諸多屬性的高新技術，其在應急測繪保障服務中的應用，能夠為突發事件提供更為及時、準確、全方位的地理空間信息。當災情一旦發生，應急測繪需要保證獲取多源數據，通過處理數據，提取有效災情信息，制作災區專題圖等，而無人機傾斜攝影技術的應用，是應急測繪保障工作順利開展的最便捷手段。在應急測繪保障工作中，無人機攝影測量技術的應用能夠獲取到災區的高清影像資料。無人機傾斜攝影測量技術在應急測繪保障中的應用，恰好彌補了正射航測系統的短板，突破了二維局限性，通過搭載多角度相機實現了對災區地物的垂直、傾斜等多角度拍攝，從而獲取更為全面的多方位地物信息表達的數據，為應急測繪保障工作的順利開展提供了技術支持。無人機傾斜攝影測量技術是國際測繪遙感領域的一項高新技術，能夠對測量對象進行多影像實時攝影測量，實現眾多數據測量成果。

2 基于實景三維模型的地質災害應急測繪技術

實景三維模型是以無人機傾斜攝影測量過程中拍攝的航空影像資料為基礎制作的三維模型，具有精度高、逼真的特點。因此常被作為應急救災時的電子沙盤，為較精確評估地質災害受災范圍提供可靠的基礎資料此外，在應急管理中也具有重要的參考意義，如確定安全點等。因此，將無人機傾斜攝影技術應用于地質災害應急測繪中具有重要的現實意義。

3 無人機傾斜攝影技術在應急測繪中的應用

3.1 影像獲取

①航線規劃。航線規劃是影像獲取的前提，要充分考慮無人機續航能力和攝影云臺的性能，設置合適的飛行高度和影像重疊度，獲取滿足傾斜攝影測量要求的影像信息。例如本次任務中目標區域航攝，設置航高150m，航向重疊度70%，旁向重疊度70%，共生成飛行航線9條，分3個架次完成航攝任務。②航攝飛行。無人機采用程控的模式進入航線實施航攝，拍照模式為定點曝光，一個飛行架次飛行時間為25min左右，需時刻監控無人機飛行狀態，安全完成目標區域影像采集。

3.2 數據處理

無人機傾斜攝影測量數據處理分兩階段，在前期黃金24小時階段，綜合運用正面攝影測量技術與傾斜攝影測量技術，采取無人機正面攝影測量技術實現災區大范圍影像整合，結合無人機傾斜攝影測量技術對重點災區進行精細化三維模型的構建，從而將災區整體信息與重點局部詳細信息迅速獲取并掌握；在后期評估階段，構建點云級融合三維模型，對重點災區進行精細化三維模型構建，對大范圍災區則無須高精度構建三維模型，同時，根據應急測繪保障需求結合DSM、DLG以及已有地理數據等成果進行分析，并對關鍵地物進行數據提取，從而制作出應急專題圖以及實景三維場景。

3.3 控制點布設與測量

①控制點布設。六旋翼無人機采用GPS定位模式，POS數據定位精度無法滿足空中三角測量要求，需要人工布設地面控制點，提高三維模型量算精度。一般在500×500m的航攝區域內布設5個控制點即可，具體方法是在4個角隅和中心點各布一個，控制點數量越多模型精度越高。控制點選取在地面易識別的區域，最好是多個傳感器影像的同名點，并把控制點對應的各傳感器影像匯總在相應文件夾內。②控制點測量。控制點成果可由衛星影像讀取、手持GPS測量、RTK測量、傳統導線測量等多種手段獲取。衛星影像讀取和手持GPS測量效率高但精度低，傳統導線測量精度高但受作戰環境影響大，在演習期間為了快速獲取精度可靠的控制點信息，采用了RTK測量技術。

3.4 實景三維建模

由于地質災害應急測繪具有時間緊、任務重的特點，因此必須在較短的時間內獲得精度可靠的實景三維模型，這就使得人工建模無法保障時間要求，必須采用自動化的建模技術。本次采用Smart 3D Capture作為自動建模的軟件平臺進行測繪區域的實景建模任務，能夠在較短的時間內獲得逼真的實景三維模型。由于無人機傾斜攝影技術能夠獲得測繪區域多角度、多方位的影像數據，因此自動生成的三維模型精度也較高，能夠滿足地質災害應急測繪相應精度要求。

4 結語

綜上所述，無人機傾斜攝影技術在地質災害應急測繪中具有良好的應用優勢，在今后地質災害應急測繪中的應用會越來越廣泛。無人機傾斜攝影測繪技術在地質災害應急測繪中具有響應快、成圖快、精度高的優勢，能夠更加直觀的反映災區基本現狀。由于機載數據鏈重量大、傾斜攝影數據量大等問題，只有中大型無人機才能夠完成應急測繪任務；由于受到數據鏈傳輸能力限制，在傾斜攝影數據處理過程當中需配合少量人工干預，還無法做到全自動處理。這些不足將在以后的研究中繼續完善。