傾斜攝影測量在地災應急測繪中的應用

田 杰

（湖南省地質礦產勘查開發局405隊，湖南 吉首 416007）

現如今，無人機航空測量技術作為當代測繪技術的關鍵構成部分，在地質災害調研等領域應用得越來越普遍，而較之于傳統無人機測量技術，傾斜攝影測量技術具備諸多優勢，比如說，正不斷突破多角度攝影的技術難點，考慮到低空飛行已經成為當代無人機測繪技術的重點優勢，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測量范圍的總體面貌，大幅度提升航拍品質。除此之外，該技術自動化水平高，攝影影像、POS數據獲取等都能夠自動化實現，所以人為干預程度不多，再加上這一技術所采集到地信息不但涵括了傳統的二維地形數據，同時還能夠獲取所在區域三維模型建模信息，所以越來越受到人們的青睞。基于此，本文將以某工程為例，就傾斜攝影測量在地災應急測繪中的應用要點展開詳細地闡述，希望能夠給同行帶來一定的參考價值 。

1 案列簡介

永順縣靈溪鎮南山社區雷打巖滑坡位于S230永順縣至小龍村連接線K1+110右側，地理坐標：東經109°50′57"，北緯28°58′00"，新建永小連接線公路位于滑坡區后緣，交通便利。由于持續強降雨，2020年7月8日19時永順縣靈溪鎮南山社區雷打巖發生山體滑坡，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，將造成人身財產安全的損失。我隊立即啟動地災應急響應預案，第一時間組織測繪人員攜帶無人機、RTK、免棱鏡全站儀等測繪設備前往災點。我隊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，順利采集了災點野外數據，并按應急預案要求，在4小時內提供了正攝影像圖，12小時內繪制了災點地形地貌圖，24小時內出版三維模型，并對滑坡堆積物體積進行初步的測算，為領導提供了第一手基礎數據。為進一步掌握滑坡體的變形情況，獲得滑坡體發展變化趨勢，對此災點還進行了水平位移、沉降位移監測工作。

2 無人機傾斜攝影技術概述

無人機傾斜攝影技術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技術，將之運用至應急測繪保障服務當中，可以給那些突發性事件帶來較為精準、高效的地理空間數據。只要出現不良性的災情，那么應急測繪就要確保采集到多個來源的數據信息，通過合理處置數據信息，提取實用災情信息，編制專業化的災區專題圖等等，而合理采用無人機傾斜攝影技術，已經成為確保應急測繪工作穩定推進的重要基礎之一。

在開展應急測繪保障工作期間，通過該項技術可以采集到災區的高清影像信息。盡管過往正射航測系統可以幫助工作人員獲取災區高清影像信息，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，這就提升了應急測繪保障工作的難度系數。而采取無人機傾斜攝影測量技術能夠很好地彌補正射航測系統的不足之處，通過應用多角度相機實現對所在區域地物垂直、傾斜等多形式地攝影，進而應急測繪保障工程的穩步進行創造技術條件。

無人機傾斜攝影測量技術已經成為國際測繪遙感行業中的一項新型化技術手段，可以對測量主體提供多影像實時化地攝影及測量，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，相關的工作人員再根據上述數據測量信息進一步生產出更多元的DEM、DLG等信息。但值得注意的是，盡管無人機傾斜攝影測量技術解決了傳統應急測繪技術存在的問題，不過本身也有亟待改進的地方，比如說由于其影像處置技術相對復雜，同時在算法上還不夠成熟，所以使得進行三維建模時耗時過長，在一定程度上不利于迅速響應救災活動。針對地理空間信息服務，不但要在空間上進行系統化描繪，同時還應該在時間上做到快速高效。基于此，相關的工作人員要及時采用點面結合的無人機傾斜攝影預案，合理劃定重點預計非重點的范疇，同時還需要精準地劃定救災前期黃金24小時時期以及后期評估時期，做到主次明確、穩定有序地完成應急測繪工作。在應急測繪期間，相關的工作人員還要注意提供早期測繪產品，然后再進行相應的三維建模分析，由此保證政府單位救災、災后評測以及重建工作能夠有條不紊地向前推進。

3 傾斜攝影測量技術在應急測繪保障中的應用分析

為了能夠進一步契合應急測繪保障工作中迅速回響的需求，此時在處理無人機傾斜攝影技術的過程中，要確保其和救災前期黃金二十四小時時期以及后期評估時期相適應，如此一來，較為精準地搭建重點區域的三維模型。具體應用要點闡述如下：

3.1 影像獲取及處理要點分析

影像獲取及處理作為采用傾斜攝影測量技術建構三維模型的重要前提，相關的工作人員要遵循如下要點，

第一，影像獲取。針對這一環節，相關的工作人員要先合理規劃航線。航線規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續航水平以及攝影云臺各方面穩定的性能，由此進一步設置適當的飛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據。接下來就要開展航攝飛行工作。通常來說，無人機采取程控模式進入航線進行實際地航攝，而拍照模式則設置為定點曝光，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時監察無人機的飛行情況，由此較為高效地搜集目標范圍中的影像資料。

第二，整理影像資料。首先，相關的工作人員要為影像提供規范化的名稱，而傾斜攝影云臺通常由多處傳感器構成，在同一時間可以采集到多角度的影像信息，要依據傳感器的次序儲存在對應文件夾之中，然后再進一步設置統一的影像信息名稱。其次，根據實際情況剔除掉影像冗余。考慮到影像數據規模過大常常會拉低數據處置的效率，此時就要相應地剔除掉各個傳感器在無人機上升、下降以及任務范疇之外的多余影像信息。

第三，合理布局以及精準測量控制點。在布局控制點的過程中，由于無人機具備專業化的GPS定位模式，而考慮到實際上POS數據定位精度很難契合空中三角測量標準，針對這一情形，相關的工作人員就要采取人工布設地面控制點的方法，如此一來，才能夠相應地提升三維模型量算的實際精準程度。通常而言，針對500米×500米的航攝范圍，此時設置五處控制點方可，實際的操作方法就是于四個角隅以及中心點各安置一處，當然，若控制點的數量愈多，此時模型的實際精準程度也就越高。值得注意的是，其控制點要優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，同時還要將控制點相應的傳感器影像整合在對應的文件夾中。接著，相關的工作人員要精準測量控制點。一般情況下，可以通過解析衛星影像、手持GPS測量、RTK測量等多重技術獲取控制點成果。根據有關資料顯示，解析衛星影像以及手持GPS測量的方法效率很高，不過精準程度較低，而傳統導線測量的方法精準程度高，不過受作戰環境的影響很大，所以在實際應用過程中，為了能夠迅速獲得精度實用的控制點數據，相關的工作人員可以優先采取RTK測量技術。

3.2 數據處理應用要點分析

數據處理通常可以劃分為兩個時期，其一即早期黃金二十四小時時期，相關的工作人員靈活應用正面攝影測量技術以及傾斜攝影測量技術，然后再通過無人機正面攝影測量技術進一步整合災區大范圍的影像整合，綜合無人機傾斜攝影測量技術手段，對核心災區搭建精細化三維模型，從而把災區總體信息以及核心局部詳實數據予以掌控。而第二個時期就是指后期評估時期，相關的工作人員要搭建點云級融合三維模型，然后再對重點災區搭建精細化三維模型，值得注意的是，針對范圍較廣的災區無須高精度搭建三維模型。而是要依據應急測繪保障需求綜合DSM、DLG以及當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，進而在短時間內能夠編制出應急專題圖紙和實景三維場景。

3.3 數據服務應用要點分析

在后期評估過程中，相關的工作人員要把重點災區三維模型予以單體化處理，然后把災區屬性信息進行入庫，然后進行下一步的分發，通過數據處置發布三維場景網絡服務，然后再綜合多種多樣的地理信息，完成應急測繪保障應用解析。點面結合的數據采集以及點云級結合的數據處置技術是通過無人機傾斜攝影測量技術的一種革新，在采集數據信息時期，點面結合就是指利用固定翼無人機得到較大范疇的垂直影像，然后再綜合旋翼無人機得到重點災區的傾斜影像資料，如此一來，就可以在短時間內回應應急測繪工作。在數據處理時期，點云級融合就是是指搭建重點災區精細三維模型以及范疇較廣的災區粗三維模型，從而更好地為地災應急提供有益的保障。

4 結束語

綜上所述，無人機傾斜攝影測量技術在應急測繪保障工程中的合理應用，較好地彌補了過往正面攝影測量方法的局限之處，進一步搭建了形象直觀化的多角度三維模型，除此之外，采用點面結合的無人機傾斜攝影預案，也可以進一步處理好時效方面的難題，從而能夠迅速地回應救災活動，因而該技術值得進一步的推廣及應用。