相健華

【摘 要】傾斜攝影技術(shù)是國際測繪遙感領(lǐng)域新興發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，在水利水電勘測中的應(yīng)用逐漸廣泛。本文主要分析了傾斜攝影技術(shù)的原理與技術(shù)優(yōu)勢，并著重探討了基于傾斜攝影測量技術(shù)的水利堤防工程資源調(diào)查技術(shù)問題，以供參考。

【關(guān)鍵詞】無人機；傾斜攝影測量技術(shù)；水利堤防工程；資源調(diào)查；調(diào)查技術(shù)

【Abstract】Tilt photography technology is a new high-tech developed in the field of international surveying and mapping of remote sensing， and its application in water conservancy and hydropower surveys has become increasingly widespread. This article mainly analyzes the principle and technical advantages of tilt photography technology， and focuses on the technical problems of water dike engineering survey based on tilted photogrammetry technology for reference.

【Key words】Drone；Tilting Photogrammetry Technology；Water Dike Engineering；Resource Survey；Survey Technology

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水利堤防工程規(guī)劃設(shè)計難度不斷加大。在設(shè)計中，采用傳統(tǒng)的測量方式對水利堤防工程區(qū)域資源進行調(diào)查，不僅工作量大、效率低，而且成本也比較高，難以滿足水利工程建設(shè)需求。傾斜攝影技術(shù)是國際測繪遙感領(lǐng)域新興發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，通過高效自動化的三維建模技術(shù)，能快速構(gòu)建具有準確地物地理位置信息的真三維空間場景，可使測量人員直觀地掌握目標區(qū)域內(nèi)地形地貌與所有建筑物的細節(jié)特征，從而為電力和水利工程建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮等，提供現(xiàn)勢、詳盡、精確、逼真的空間基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)支持和公共服務(wù)。利用傾斜攝影技術(shù)進行實景三維建模的方法，對水利堤防工程區(qū)域資源進行快速調(diào)查，可有效提高水利堤防工程的設(shè)計質(zhì)量，優(yōu)化工程建設(shè)投資造價，保護生態(tài)環(huán)境。

1. 傾斜攝影工作原理及技術(shù)優(yōu)勢分析

1.1 傾斜攝影工作原理。

傾斜攝影技術(shù)是國際測繪遙感領(lǐng)域新興發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，融合了傳統(tǒng)的航空攝影和近景測量技術(shù)，顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限。其通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從垂直、前視、左視、右視與后視共五個不同的角度采集影像，如圖1所示。其中，垂直攝影影像，可經(jīng)過傳統(tǒng)航空攝影測量技術(shù)處理，制作4D（DEM、DOM、DLG與DRG）產(chǎn)品；前視、左視、右視與后視4個傾斜攝影影像，傾斜角度在15°～45°之間，可用于獲取地物側(cè)面豐富的紋理信息。目前，采用傾斜攝影技術(shù)進行三維建模的后處理軟件，以法國ASTRIUM公司的Street Factory和Acute3D公司的Smart3DCapture軟件為典型代表。利用地物的垂直與傾斜影像以及少量的地面控制點，構(gòu)建基于真實影像紋理的高分辨率真三維模型?？蓪⑸a(chǎn)的三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS平臺進行應(yīng)用分析，如對水利堤防工程所在地段的地物進行坐標、距離量測和面積統(tǒng)計，繪制地段平面圖等。

1.2 傾斜攝影工作技術(shù)優(yōu)勢。

傾斜攝影技術(shù)的誕生徹底顛覆了傳統(tǒng)測繪的作業(yè)模式，不僅使獲取信息數(shù)據(jù)采集的作業(yè)手段簡便易行，而且生成數(shù)字地表模型（DSM）得以快速實現(xiàn)。其優(yōu)勢具體如下：

（1）第一，高分辨率。傾斜攝影平臺搭載于低空飛行器，可獲取厘米級高分辨率的垂直和傾斜影像。

（2）第二，獲取豐富的地物紋理信息。傾斜攝影從多個不同的角度采集影像，能夠獲取地物側(cè)面更加真實豐富的紋理信息，彌補了正射影像只能獲取地物頂面紋理的不足。

（3）第三，高效自動化的三維模型生產(chǎn)。通過垂直與傾斜影像的全自動聯(lián)合空三加密，無需人工干預(yù)，即可全自動化紋理映射，并構(gòu)建三維模型。這種三維模型能讓用戶從多個角度觀察地物，實現(xiàn)了所見即所得，更加真實地反映地物的實際情況，極大地彌補了基于正射影像應(yīng)用的不足，在應(yīng)急防汛及監(jiān)測時利于領(lǐng)導(dǎo)層做出正確的決策。

（4）第四，逼真的三維空間場景。通過影像構(gòu)建的真實三維場景，不僅擁有準確地物地理位置坐標信息，并且可精細地表達地物的細節(jié)特征，包括突出的屋頂和外墻，以及地形地貌等精細特征。

（5）第五，傾斜攝影測量模型建設(shè)實現(xiàn)了室內(nèi)自動化作業(yè)，不僅減輕了測繪人員的外業(yè)工作量，同時也簡化了航測內(nèi)業(yè)作業(yè)程序，模型建設(shè)完成后，內(nèi)業(yè)人員可以在三維模型直接采集地形地物要素，根據(jù)需要進一步獲取多元化的測繪成果，如DEM、DOM、DLG等，大大提高了勞動效率。

2. 基于傾斜攝影測量技術(shù)的資源調(diào)查技術(shù)應(yīng)用

利用傾斜攝影技術(shù)快速構(gòu)建目標區(qū)域三維空間場景，對水利堤防工程所在區(qū)域資源快速進行調(diào)查，合理避讓城鎮(zhèn)規(guī)劃、大型工礦企業(yè)、自然保護區(qū)、林木密集覆蓋區(qū)，以及高山大嶺、重冰區(qū)等險惡地形與惡劣地質(zhì)區(qū)，使水利堤防工程設(shè)計安全可靠，經(jīng)濟合理，減少工程建設(shè)對地方經(jīng)濟發(fā)展的影響。

（1）準確量測水利堤防工程區(qū)域內(nèi)建筑物拆遷面積。

傾斜攝影測量所生產(chǎn)的實景三維模型，具有時效好、精度高、信息豐富的特點，可準確量測地物的坐標、寬度、高度和面積等。在真三維模型上進行精細化判讀與室內(nèi)量測，對水利堤防工程所在區(qū)域的建筑物樓層數(shù)與實際面積進行快速統(tǒng)計，從而有效估算工程建設(shè)所必需的房屋拆遷量，使工程賠償造價準確合理，降低施工民事難度。

（2）準確確定林區(qū)植被屬性與覆蓋范圍。

對于水利堤防工程所在區(qū)域林木密集覆蓋區(qū)，在真三維模型上可直觀地判斷出林木種類與分布范圍，并準確量測出地表林木高度；通過優(yōu)化設(shè)計，有效避讓林木密集區(qū)，減少對林木區(qū)的影響，有效控制青苗賠償費用，保護生態(tài)環(huán)境，見圖1。

（3）快速調(diào)查險惡地形與惡劣地質(zhì)區(qū)。

通過逼真的三維環(huán)境，設(shè)計人員可快速直觀地水利堤防工程區(qū)域的地形地貌細節(jié)特征，在經(jīng)濟合理的前提下，路徑選擇盡量避讓崩塌、滑坡、高山大嶺、重冰區(qū)、水網(wǎng)，以及礦產(chǎn)采空區(qū)等險惡地形與惡劣地質(zhì)區(qū)，確保水利堤防工程不會出現(xiàn)因地形、地質(zhì)因素等收到影響，同時，還能有利于工程后續(xù)協(xié)調(diào)與施工，使水利堤防工程安全可靠和順利運行。

3. 結(jié)語

綜上所述，將傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用于水利堤防工程資源快速調(diào)查中，具有創(chuàng)新性和先進性。通過時效好、精度高的實景三維模型對水利堤防工程進行優(yōu)化設(shè)計，尤其在林木密集覆蓋區(qū)、惡劣地質(zhì)區(qū)及設(shè)施復(fù)雜地區(qū)，可有效提升水利堤防工程的設(shè)計質(zhì)量與深度，使工程設(shè)計參數(shù)達到最佳，優(yōu)化工程建設(shè)投資造價。目前，傾斜攝影測量所生產(chǎn)的三維模型還存在部分缺陷，主要體現(xiàn)在：在樓間距狹小的建筑物密集區(qū)，因建筑物的遮擋而造成底部變形較大；路燈、電力線等截面過小地物，特征點匹配較少而造成模型缺失；水面、玻璃等光滑表面缺少紋理特征，無法匹配特征點而產(chǎn)生模型漏洞等，今后可研究將地面三維激光掃描數(shù)據(jù)與傾斜攝影數(shù)據(jù)相融合，修補與完善三維模型。隨著傾斜攝影技術(shù)的快速發(fā)展和日漸成熟，將在水利堤防工程區(qū)域資源快速調(diào)查中發(fā)揮越來越大的作用，為水利堤防工程的設(shè)計、施工與運行帶來革命性的變化。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2018）04-22-828