無人機傾斜攝影測量技術在應急測繪保障中的應用探討

摘要：作為近年來的新興科技成果，無人機傾斜攝影技術能夠實現三維建模的智能化操作，對應測繪區域當中相關地物的外觀、位置等基礎信息，能夠實現高精準度的地形監測工作；作為具有較高便捷性、智能性的先進技術設備，無人機傾斜攝影測量技術在生活、生產工作當中逐漸普及應用，同樣也能夠應用在應急測繪保障工作當中。由于無人機傾斜攝影測量技術本身獲取信息數據具有較高時效性以及準確性，從而能夠滿足應急測繪工作的實際需求。本文將結合無人機傾斜攝影測量技術的概念原理以及實際應用等方面的分析，闡述其在應急測繪保障工作中所產生的影響與作用。

關鍵詞：無人機；傾斜攝影測量；應急測繪

引言

隨著科學技術的不斷發展進步，促使各個領域必須符合時代發展需求，能夠應用更加先進的高科技技術。對于應急測繪保障工作來講，在較為緊急危險的環境下，需要在測繪工作當中獲取更為真實、準確且及時的數據信息，以保障在應急救援工作中提供有效參考數據。對此，應急測繪保障工作，提出了更高的地理空間信息獲取標準。由于傳統的無人機所獲得的地形影像資料等，僅存于二維空間，無法全方位展現出測繪區域當中的空間事物，逐漸在發展的過程中被時代所淘汰。而應用無人機傾斜攝影測量技術，能夠在三維立體模型當中反應觀察物體的具體屬性信息，彌補傳統資料缺點；通過對相關區域進行拍攝和構建三維動態模型，能夠滿足應急測繪保障工作中的快速應急需求。

1.無人機傾斜攝影測量技術概念

無人機傾斜攝影測量技術，主要是應用在某些特定時刻，需要對某一特殊區域當中所具有的地表物體進行詳細觀測。通常情況下，由于難以通過人為達到更為細致全面的地物信息收集，需要借助這一技術完成地形測繪工作。以往應用無人機在相關地域當中，通過二維影像進行拍攝，獲取的信息資料雖能達到一定的物體觀測作用，但卻遠遠無法達到更為及時、全面、細致且精準的水平[1]。隨著科技的進步，無人機傾斜攝影測量技術能夠有效彌補這一缺陷。這項技術，通過傾斜影像能夠實現對地表物體信息的全面收集，并基于本身所構建的三維立體建模軟件、對地物建立動態模型，以此真實反映地物實際的方位、外觀以及高度等相關信息數據。除此之外，這項技術也能實現對相關地物信息影像的有機整合，從而得到更加全面精準的真實測量數據，并及時準確反饋給后臺操作人員。由于無人機傾斜攝影測量技術本身所具有的便捷特征，可廣泛應用在測繪保障工作當中，促使測繪工作更加便捷有效。

2.無人機傾斜攝影測量技術的功能

2.1數據獲取

在應急測繪保障工作當中，為了能夠獲取第一手信息影像，從而保障后續工作的順利完成，必須嚴格要求信息數據的真實性與可靠性。在第一時間內通過無人機傾斜攝影測量技術，對獲取的信息進行三維建模，由此找到最佳解決辦法，提高事件應對效率[2]。為了保障應急救援工作當中人員的安全，降低社會經濟損失，需要通過應急測繪保障工作獲取相關信息數據。借助無人機傾斜攝影測量系統，安裝固定翼無人機正射攝影系統，借助兩個系統之間的協調工作，從中獲取真實地形信息數據，更好地實現應急救援任務區域的監測影像獲取。通過點面結合的攝影方式，能夠實現對測繪區域數據的全方位采集，以更為快速便捷的渠道提供給相關技術人員，以便根據采集信息實現應急工作的快速處理。

2.2數據整理

一般情況下的應急測繪保障工作當中，使用無人機傾斜攝影測量技術進行數據整理方面，通常會分為前期階段和后期評估階段。前期階段，主要是針對應急救援災情發生的24h之內的緊急救援時間。需要通過綜合旋翼無人機傾斜攝影系統以及固定翼無人機正射攝影系統，對所需測繪區域當中的地形影像進行大規模整合，從而完成三維模型的精細化構建。前期工作能夠促使應急救援工作人員實時掌握所處區域的地形信息，對應急救援工作進行更為靈活機動的布局調整。后期評估階段，一般情況下指的是，通過無人機傾斜攝影測量技術的三維模型所保存的地物數據信息進行工作效能全面綜合評估的階段。這一階段主要是在完成應急救援工作后，結合DLG以及DSM構建應急所需的專題圖，從而為以后的應急測繪保障工作提供有效參考。

2.3數據服務

通過無人機傾斜攝影測量技術提供的數據服務，在進入到后期工作評估階段內，對相關測繪區域的具體影像模型進行深入分析處理，形成單體化分析模塊。將數據影像資料等各種地形信息導出入庫后，分別傳輸到各個應對部門當中，由相關技術人員通過接收到的數據影像信息，連接三維場景網絡提供服務指導。通常情況下，在應急測繪保障工作中，數據應用方式為點面結合，以固定翼無人機獲取地形環境中的影像。采取點云級的數據處理方式，通過對重點測繪區域當中構建包括粗略式的大范圍三維影像模型以及精細化的三維影像模型，能夠有效幫助應急測繪保障工作提供更加真實有效的地形信息。相較于傳統無人機測繪技術來講，具有一定的創新效用。

3.應急測繪保障工作中的應用案例

近年來，自然災害頻繁發生。本文將結合洪澇災害中，應用無人機傾斜攝影測量技術進行的應急測繪保障工作，進行詳細研究，從而分析應用該技術的優勢作用[3]。結合無人機所搭載的航測攝影系統以及RTK技術實現控制點測量方式，從而形成完整的作業流程，如圖1所示。通過smart 3D軟件構建三維模型，相較于傳統CAD以及auto、3ds max等建模軟件，smart 3D軟件具有精準可靠，自動化建模效率較高的優勢，能夠較好地完成應急測繪保障工作。

3.1影像獲取與處理

在需要進行測繪的地區，合理規劃航測路線，結合無人機實際續航能力以及云臺的穩定性，保持飛行高度與影像重疊度達到合理標準。在本次案例當中，設置無人機航拍高度為150m，達到70%的航向重疊度；結合地域實際情況，在2km范圍內規劃出適合應急測繪的10條航測路線。構建3架無人機同時進行航拍任務，采用程控模式對無人機進行攝影控制，每次飛行25min左右，無人機飛行速度為10m/s，內燃續航可達到1h，要求上升海拔不低于1000m，最高達到2000m，并在4級風速下能夠持續穩定飛行。3架無人機都需要在后臺技術監控人員的監控下，才能夠保障完成高效率的救援地中地形影像采集。通過多個傳感器組成的傾斜攝影云臺，能夠在第一時間當中，從多個不同方向進行影像數據的獲取捕捉；按照程度儲存在無人機自帶的系統文件夾當中，并隨之刪除無人機上升轉彎以及測繪區域外的冗雜數據。

3.2控制點布設與測量

采用六旋翼無人機，在救援地進行控制點布設。一般情況下，由于POS數據無法滿足空中三角測量中的定位精準度要求，常見使用人工在地面進行控制點布設，從而保障三維模型具有良好控制精度。采用GPS定位模式，在測繪地面設置5個布控點。一般情況下，是在四個角隅以及中心點各設置一個。每個布控點之間保持500m的控制距離，其中大約包含20000～40000像素點，且無人機像素可達到2500萬。控制點的數量能夠最后決定三維模型的精準度，因此，大多數情況應在地面選擇較易識別的區域布設控制點，最好是能夠實現傳感器影像的同名點位，由此保證拍攝影像實時獲取，完成相應文件的匯總。通過RTK測量衛星影像讀取等多種方式，可獲取控制點信息。衛星影像讀取效率相對較高，但數據精準度相對較低。為促使在應急救援工作中提高控制點信息精度與可靠度，通常使用RTK測量技術。

3.3三維建模

使用smart 3D軟件構建三維模型，需要打開該軟件，點擊new Project，新建工作文件夾，將這一文件儲存在較大空間的U盤當中，才能夠保障后續工作的順利。點擊new block新建圖塊后，在Photos下導入影像文件；完成導入后，在sensor Size中選取攝影云臺搖桿參數。在Control Points對話框中，選取相應的地形點位（本案例當中則為CGCS2000），并針對其他的控制點信息進行信息記錄，完成匯總標注控制點影像的工作[4]。在submit Aerotriangulation中完成空三編輯，結合救援地區實際情況，選擇獲取控制點的路徑，點擊submit提交設置完成的點位路徑圖。空三計算能夠通過smart 3D軟件自動操作，最后對計算結果進行檢測，明確相應數值是否能夠對應救援地區中的空間分布坐標。確認數據后，根據模板參數對三維模型進行設計，借助輸出格式對模型計算成果進行調節，從而最終形成具有較高實用價值的三維模型（圖2）。

3.4應用成果

通過在目標區域構建的三維模型，能夠實現360度環繞布局監控，結合點勻分布、三角網格以及紋理貼圖等，呈現出最為真實可信的三維效果。這樣的三維建模以其快捷的操作以及形象具體的優勢，在應急測繪保障工作當中能夠實現目標區域地理信息的快速收集掌握，從而為后續的救援工作提供有效參考。針對洪澇災害案例當中的應急測繪工作，應用Smart 3D軟件的測量工具，能夠輕松獲取目標區域中任意控制點的三維坐標。除了洪澇災害過程中產生的地形破壞，同樣也能夠應用于泥石流、山體滑坡以及地震等不同的自然災害所造成的破壞當中，便于應急救災人員能夠第一時間掌握救援地區的地理環境，開展更為迅速的災害救援工作。應用無人機傾斜攝影測量技術，通過軟件系統中的窗口漫游平臺，能夠實現應急測繪保障工作中從不同角度與位置，對目標區域完成透視分析；實現最佳位置的測繪保障，獲取到救援人員與緊急救援地點之間的交通距離等信息，方便后續救援工作。

4.結語

由于我國近年來多發的自然災害，對應急救援工作產生了一定的工作壓力。應用無人機傾斜攝影測量技術，能夠實現災后地區地形數據影像的快速獲取，從而方便應急測繪保障工作，為救援提供更為真實可靠的信息數據。

參考文獻：

[1]辛成章.無人機傾斜攝影測量技術在地質災害監測中的應用研究[J].中國金屬通報， 2021（1）： 61-62.

[2]張尚文.無人機傾斜攝影測量技術在應急測繪保障中的應用[J].內蒙古煤炭經濟， 2018（13）： 40+53.

[3]顧廣杰，姜堅，陶占杰，等.無人機傾斜攝影測量技術在應急測繪保障中的應用[J].測繪通報， 2017（S1）： 100-101+110.

[4]黃敏兒，周興華，南勝，等.無人機傾斜攝影技術在應急測繪保障中的應用——以遂昌蘇村山體滑坡為例[A].山東省測繪地理信息學會.第十九屆華東六省一市測繪學會學術交流會暨2017年海峽兩岸測繪技術交流與學術研討會論文集[C].山東省測繪地理信息學會，山東省測繪地理信息學會， 2017（5）.