傾斜攝影測量技術應用于地質災害監測

發布日期：2018-12-05 00:00 瀏覽量：13180

無人機傾斜攝影測量通過在飛行載體上搭載多臺航攝儀，在同步曝光控制下，同一時間從 4 個側面和 1 個垂直面等不同的角度采集影像，通過這種多角度的方式，可以獲取更為完整精確的地面物體的信息。運用傾斜攝影測測量技術，突破了傳統正射航空攝影只能在垂直角度獲得小時影像的局限性，能夠真實地還原地物的本來面貌，而且機載平臺運用先進衛星導航技術，可以獲得準確的絕對地理坐標，通過控制點的絕對定向可以獲取非常高的絕對精度，可以廣泛用于各個行業。

無人機傾斜攝影測量技術流程

傾斜攝影測量流程主要涵蓋了以下幾個方面:

( 1) 高分辨率無人機傾斜數據獲取。

( 2) 像片控制測量，進行空三絕對定向。

( 3) 立體模型生成。

( 4) 基于密集匹配生成 DSM。

5) 實景三維模型和 TDOM 生成。

1 無人機傾斜攝影

無人機傾斜攝影技術是將多臺不同角度的航攝儀搭載在同一飛行平臺上，并利用飛行控制系統攜帶精確導航信息和曝光控制器記錄下來拍攝瞬間的飛行姿態，包括影像 POS 點位置、外方位元素等參數，可以實現從多個角度獲取地面影像。航空攝影的實施過程一般包含航攝計劃制定、航攝申請與審批、空中攝影實施、攝影處理、資料檢查驗收等環節。

2 像片控制測量

像片控制測量根據技術設計要求在地面上提前布設地標點，使用網絡ＲTK 技術獲取平面坐標和高程坐標，用于傾斜空三攝影測量的絕對平差。

3 三維建模生產

三維建模生產采用 Acute 3D Capture 三維自動建模軟件系統，該系統基于計算機圖形運算單元 GPU 的快速自動三維場景運算軟件，通過將傾斜航空影像數據、地面控制點數據導入 Acute 3D Capture 自動建模軟件系統進行一系列運算處理，人工參與質量控制及三維模型編輯修飾工作，從簡單連續影像生成逼真的實景三維場景模型。三維建模生產具體流程如圖所示。

傾斜攝影技術流程.png

4 三維成果輸出

使用 Acute 3D Capture 自動建模軟件輸出國際通用 OSGB 格式三維成果，它是由 Tile 分級文件夾構成的 Data 文件夾，每一個 Tile 分級文件夾里為不同層級的 OSGB 模型。在 ContextCapture S3C Composer 中通過建立 s3c 索引文件將 OSGB 格式瓦片數據聯合起來，使之能通過 Acute 3D Viewer 加載瀏覽。

傾斜攝影三維成果案例.jpg

5 TDOM 數據微分糾正

利用匹配出的高密度 DSM 可以對傾斜影像進行逐像素的偏微分糾正，制作真正射影像。

基于傾斜攝影技術地質災害監測的精度統計及應用

在精度方面，對近百個可能存在地質災害的隱患點進行了基于傾斜攝影測量的監控，并制作了實景三維模型和 TDOM。

在應用方面，地質災害突發后，救援人員需要到塌方地區進行現場踏勘地形制定救援方案，但由于災區特殊的地質結構很容易發生二次災害，救援人員很難爬上斜坡勘察地形。了解不到地震后的災區地形，就無法制定救援方案，以及安置疏散受災群眾。應用無人機傾斜三維建模技術為地質災害現場制作傾斜三維模型，從起飛到最后模型輸出整個過程僅需幾個小時，真實反映受災情況，自帶高程信息、紋理信息，可大大縮短指揮層了解災區現場情況的時間，地質災害應急工作組能夠迅速作出可行的應急救災方案。

實景三維模型可以清晰地展現坍塌房屋的全貌，房梁、柱子、地板都清晰可見。當傾斜攝影獲取的傾斜數據地面分辨率優于 2 cm，生成的模型接近于人眼可接受的變形，能夠真實還原實地原貌，如災害點的山坡、電線桿、滾石等，經過后期處理制作三維模型、DSM、真正射影像等各種成果，災害點的全貌一覽無遺。經過絕對定位，整個模型具備可量測性，可以量測目標地物的長度、寬度、高度、面積、體積等。根據這些物體的長寬高，技術人員可以計算出滾石可能下滑的方向和力量、山體崩塌的方向、沖擊力大小和距離的遠近、挖填方大小等。決策層對次生災害的預警及應急處理就有了更加詳實準確的依據，對于災民安置點的選擇、災后重建方案設計也可以進行優化，將地質災害的損失減到最小，保證人民群眾生命財產安全。

基于實景三維進行地質災害預警與監測，可以通過無人機傾斜攝影獲取的影像經過空三加密和絕對定向建立實景三維模型和真正射影像來進行，從而極大減少人工實地勘察的工作量，提高工作效率，同時通過實景三維模型可以非常直觀反映地質災害隱患點的地形地貌信息，為地質災害隱患點預警及應急救援提供非常有力的依據。