無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用探究

董波

中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司 陜西 西安 710000

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量特點(diǎn)

1.1 時(shí)效性高

傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)主要以測(cè)繪人員外業(yè)采集數(shù)據(jù)為主，測(cè)繪周期長(zhǎng)，獲得的成果精度也較低，效率低下。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用能夠快速、高效、全面獲取地理信息。

1.2 技術(shù)先進(jìn)，精度較高

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)采用了各類(lèi)高精度數(shù)字化成像儀，低空分辨率可達(dá)到厘米級(jí)，可以獲取頂部和側(cè)面的紋理信息。影像匹配精度高，可以獲取高精度的同名點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)高精度三維建模。

1.3 經(jīng)濟(jì)效益較為顯著

由于無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)充分融入了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等各項(xiàng)內(nèi)容。顯著降低了大量的外業(yè)工作量，有效縮短了工作周期，降低了測(cè)繪成本，同時(shí)能夠獲取更大范圍的影像數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)提高了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的原理及流程

2.1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量原理

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)基本原理是無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)上搭載航測(cè)系統(tǒng)，從垂直、傾斜等不同角度獲取地面影像，以及影像的IMU以及GPS信息數(shù)據(jù)，在獲取外業(yè)影像數(shù)據(jù)后，采用空中三角加密測(cè)量的方式對(duì)其進(jìn)行處理，得到像片加密點(diǎn)大地坐標(biāo)及像片的外方位元素。再把不同攝站影像數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和校正，消除其中的影像畸變差，利用計(jì)算機(jī)軟件生產(chǎn)4D產(chǎn)品及三維模型。

2.2 作業(yè)流程

2.2.1 航攝準(zhǔn)備及實(shí)施。航攝實(shí)施前應(yīng)進(jìn)行航攝準(zhǔn)備，進(jìn)行航線、航高、重疊度等航飛參數(shù)設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施無(wú)人機(jī)測(cè)量前，需要在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)由人工布設(shè)像控點(diǎn)，并測(cè)量像控點(diǎn)坐標(biāo)。設(shè)置好無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)后，對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行攝影，采集影像信息。

2.2.2 空中三角測(cè)量加密。將無(wú)人機(jī)采集到的像片上傳至專(zhuān)業(yè)處理軟件，導(dǎo)入像控點(diǎn)坐標(biāo)。選中其中一個(gè)像控點(diǎn)，在像片中查找含有該像控點(diǎn)的像片并一一刺點(diǎn)。當(dāng)所有含有像控點(diǎn)的像片刺點(diǎn)完成后進(jìn)行空三處理。空三處理完成后，檢查空三處理結(jié)果，直至全部像控點(diǎn)空三處理合格。

2.2.3 三維建模。空三處理合格后，利用專(zhuān)業(yè)建模軟件開(kāi)始自動(dòng)三維建模，生成DSM/DOM模型。

2.2.4 質(zhì)量檢查。實(shí)景三維模型生成后，在三維模型中提取特征點(diǎn)三維坐標(biāo)，與現(xiàn)場(chǎng)RTK測(cè)量的三維坐標(biāo)進(jìn)行比較，判斷模型的精度及準(zhǔn)確性[2]。

3 應(yīng)用案例及分析

3.1 案例應(yīng)用

該項(xiàng)目測(cè)區(qū)范圍較大，以灌木林山地及河灘地形為主，測(cè)區(qū)平均高程350m。采用大疆精靈4Pro小型多旋翼高精度航測(cè)無(wú)人機(jī)，具備厘米級(jí)導(dǎo)航定位系統(tǒng)和高性能成像系統(tǒng)。按照航線規(guī)劃飛行，共獲取傾斜多視影像2000余張。像控點(diǎn)布設(shè)及測(cè)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，平面控制采用GNSS系統(tǒng)進(jìn)行，高程控制采用四等水準(zhǔn)測(cè)量。

3.2 精度評(píng)估及分析

為驗(yàn)證基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量實(shí)景三維模型精度情況，提取實(shí)景三維模型特征點(diǎn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)特征點(diǎn)三維坐標(biāo)進(jìn)行比較，其誤差統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下表1。

經(jīng)比較得知，6個(gè)平面特征點(diǎn)坐標(biāo)誤差最大的為Δx=8.2cm、Δy=6.8cm，高程最大誤差為6.9cm滿足規(guī)范要求[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用案例表明：無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量可以在適當(dāng)條件下取代傳統(tǒng)的測(cè)繪工作，其具有操作簡(jiǎn)便、速度快、采集信息量大、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，4D產(chǎn)品以及三維模型可以廣泛應(yīng)用于水利工程中進(jìn)行壩面裂縫監(jiān)測(cè)、高邊坡監(jiān)測(cè)、工程規(guī)劃、施工、竣工測(cè)量等，因此它的應(yīng)用前景更加廣泛。