周育洪

摘 要：傾斜攝影測(cè)量技術(shù)作為公路測(cè)量領(lǐng)域中常用的一項(xiàng)技術(shù)策略，其具備效率高、數(shù)據(jù)獲取完整、操作方便等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。為了能夠?qū)A斜攝影測(cè)量技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用效果有全面的了解。筆者結(jié)合近年以來的工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，以傾斜攝影測(cè)量技術(shù)作為研究背景，在闡述該技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成內(nèi)容的同時(shí)對(duì)技術(shù)特點(diǎn)以及應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)探討，希望論述之后可給同類工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：公路工程;傾斜攝影;測(cè)量技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U412.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展之下，越來越多的新興技術(shù)應(yīng)用到測(cè)量領(lǐng)域當(dāng)中。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是科學(xué)技術(shù)的一種產(chǎn)物，該技術(shù)主要是將傳統(tǒng)的航空攝影技術(shù)以及數(shù)字地面采集技術(shù)綜合結(jié)合起來成為一種新型的測(cè)量手段。通過該類技術(shù)的應(yīng)用，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工攝像不足的問題，可以從宏觀層面上了解到被測(cè)量的參數(shù)實(shí)現(xiàn)了幾何糾正、多影像匹配、平差控制的處理效果。所以對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，探尋出科學(xué)有效的技術(shù)方案，對(duì)推動(dòng)公路工程測(cè)量工作的開展有著非常重要的幫助。

1 傾斜攝影系統(tǒng)簡介

山區(qū)公路勘測(cè)周期相對(duì)較短，工作任務(wù)比較多，并且受到惡劣環(huán)境的影響，所以勘測(cè)工作難度很高。傳統(tǒng)公路勘察線路主要是通過常規(guī)的航空攝影測(cè)量技術(shù)與地面實(shí)測(cè)的方式可以獲取地面三維坐標(biāo)信息，獲取準(zhǔn)確的測(cè)量圖形和數(shù)據(jù)信息，完成各項(xiàng)操作流程，所以導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用存在一定的局限和問題。所以，本文主要分析傾斜攝影測(cè)量技術(shù)方式。

1.1 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)特點(diǎn)

（1）真實(shí)。構(gòu)建出清晰、準(zhǔn)確的模型，可以清晰的看到每一個(gè)細(xì)節(jié)部分。（2）高效率?？膳c無人機(jī)測(cè)量速度比較，隨時(shí)掌握實(shí)際情況。（3）高精度。模型精確度較高，可以根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建三維坐標(biāo)信息。（4）高精細(xì)。模型中有非常全面的紋理信息。

1.2 傾斜攝影系統(tǒng)的設(shè)備

傾斜攝影系統(tǒng)內(nèi)有很多的組成部分，包含飛行平臺(tái)、飛行導(dǎo)航系統(tǒng)、傳感器、監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等。結(jié)合實(shí)際情況，本文選擇使用的飛行平臺(tái)的六旋翼航測(cè)無人機(jī)，該設(shè)備使用碳纖維構(gòu)造，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，重量比較小;操控非常簡單，在任何復(fù)雜條件下都可以滿足航測(cè)的需要。無人機(jī)中搭載傾斜傳感器設(shè)施，為掃擺雙相機(jī)云臺(tái)，配置索尼全幅相機(jī)依次擺動(dòng)60°，在一個(gè)周期內(nèi)可以直接拍攝多個(gè)角度的地物航空影像，符合6臺(tái)相機(jī)的拍攝效果。

2 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用

在傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用時(shí)，需要按照公路測(cè)量的目標(biāo)要求做好設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，并且對(duì)涉及到的技術(shù)路線進(jìn)行劃分，同時(shí)嚴(yán)格按照操作原則進(jìn)行，以下為傾斜攝影測(cè)量技術(shù)測(cè)量過程：

2.1 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)測(cè)繪

1∶500地形圖工藝如下：（1）收集各項(xiàng)資料，發(fā)布相關(guān)的控制措施和方案，收集測(cè)量區(qū)域內(nèi)的各項(xiàng)成果。（2）合理確定航線，確定像控點(diǎn)。明確相關(guān)的無人機(jī)航飛技術(shù)方案，并且與民航部門保持聯(lián)系，申請(qǐng)飛行空域，設(shè)置相關(guān)的設(shè)備，以更好的滿足飛行的需要。（3）像控點(diǎn)測(cè)量。外業(yè)技術(shù)人員需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)像控點(diǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)，并且做好測(cè)量坐標(biāo)的標(biāo)記處理。（4）根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)實(shí)景模型，利用影像聯(lián)合的方式進(jìn)行傾斜影響區(qū)域網(wǎng)平差、多視影像密集點(diǎn)匹配技術(shù)，從而可以得到精度較高的密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，還能夠利用集群技術(shù)可以縮短運(yùn)算時(shí)間。（5）創(chuàng)建出三維實(shí)景模型，實(shí)現(xiàn)裸眼測(cè)圖，能夠準(zhǔn)確的掌握地物位置和屬性信息，外業(yè)調(diào)繪補(bǔ)測(cè)的工作量有效的降低，繪圖中記錄好各項(xiàng)疑問，從而可以實(shí)現(xiàn)有效核查。（6）繪制地形圖完成后，進(jìn)行數(shù)據(jù)精度檢查，達(dá)到地形圖的使用標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 傾斜攝影的技術(shù)流程

按照目前無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量要求，結(jié)合本項(xiàng)目特性，發(fā)布如上技術(shù)流程，見圖1。

2.3 航線設(shè)計(jì)

（1）因?yàn)樵搮^(qū)域的主要地形條件是山區(qū)，氣候、環(huán)境、地質(zhì)等都比較特殊，要想選擇理想的起降場(chǎng)地有著一定的難度，對(duì)于飛行人員和飛機(jī)都有較高的要求。飛機(jī)起飛之前需要做好全面的檢測(cè)，各個(gè)零部件運(yùn)行正常，沒有任何的缺陷與問題。技術(shù)人員合理調(diào)整技術(shù)參數(shù)，各個(gè)數(shù)據(jù)都符合航測(cè)工作的需要，讓航測(cè)工作可以順利的實(shí)施下去。（2）要想提升模型與成圖的數(shù)據(jù)精度，在航線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該做好下述處理措施：①對(duì)于落差在100 m以上的區(qū)域進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，確保各個(gè)地區(qū)內(nèi)的分辨率全部達(dá)到精度的要求;②盡量保證航線的統(tǒng)一性，分架次逐步完成航測(cè)工作任務(wù)，保證整體空三率和精度安全達(dá)到要求。為了使得人員、飛機(jī)的安全性合格，將航線導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)軟件中，利用模擬飛行的方式確保飛機(jī)的安全性，以免航測(cè)時(shí)出現(xiàn)安全事故。

2.4 像控點(diǎn)布設(shè)方案

在進(jìn)行全面精度分析之后，如果是單架次航線規(guī)劃像控點(diǎn)，則數(shù)量設(shè)置在5個(gè)以上，而多個(gè)架次航線規(guī)劃的接邊處2個(gè)。

像控點(diǎn)采取應(yīng)用的是7字形，進(jìn)行地面硬化處理，使用紅、白漆的合理設(shè)置。像控點(diǎn)設(shè)置要做好如下工作：①在邊緣像控點(diǎn)上設(shè)置1～2條航線，旁向部位應(yīng)該設(shè)置1～2條基線;②分開進(jìn)行航線設(shè)置，其重疊在2條基線以上;③像控點(diǎn)都要在航攝前應(yīng)該有效設(shè)置，并且做好測(cè)量工作;④測(cè)量范圍內(nèi)確定檢查點(diǎn)。

2.5 空三加密和三維建模

（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。將測(cè)量之后產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)信息直接錄入到91衛(wèi)圖檢查，數(shù)據(jù)達(dá)到精確性的要求，圖像的質(zhì)量和數(shù)量符合要求，進(jìn)行照片與名稱的編寫，為后續(xù)處理和利用提供基礎(chǔ)。（2）空三加密。通過工程導(dǎo)入影像與POS數(shù)據(jù)，然后和連接點(diǎn)匹配好，并且導(dǎo)入像控點(diǎn)，然后進(jìn)行平差分析。如果空三加密無法滿足要求，應(yīng)該采取下述措施解決：①系統(tǒng)導(dǎo)入的各個(gè)影像應(yīng)該進(jìn)行焦距、傳感器的控制，保證達(dá)到精確性要求;②檢測(cè)影像數(shù)據(jù)能否達(dá)到亮度或者銳化等過度的要求;③在engine中進(jìn)行全面檢查，了解空三在那個(gè)部分是失敗的，然后對(duì)于該步驟的數(shù)據(jù)做出改進(jìn)和調(diào)整。（3）三維建模。進(jìn)行系統(tǒng)三維模型構(gòu)建，軟件可以形成高密度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，可以創(chuàng)建TIN模型，按照模型的空間信息，可以直接掌握影像紋理信息，可以賦予模型，最終可以形成OSGB格式形成三維模型。值得注意的是，在三維模型構(gòu)建的階段中，該技術(shù)的應(yīng)用還能夠通過模型建立在模型參數(shù)獲取的基礎(chǔ)上，對(duì)涉及到的精度進(jìn)行明確，能夠改善傳統(tǒng)技術(shù)存在的不足。

2.6 技術(shù)要點(diǎn)

（1）整理數(shù)據(jù)，形成完善的影像資料。①照片數(shù)量和POS數(shù)量是一致性的，并且是相互對(duì)應(yīng)的;②POS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的坐標(biāo)系是對(duì)應(yīng)的。（2）內(nèi)業(yè)空三加密模型的創(chuàng)立，保證坐標(biāo)建立達(dá)到正確性，字段是一致性的，且使用正確的引擎路徑。（3）三維模型測(cè)圖。給模型內(nèi)導(dǎo)入合格的數(shù)據(jù)信息和文件資料，可以準(zhǔn)確的掌握房屋的位置信息，如果有模糊點(diǎn)，應(yīng)該及時(shí)做出調(diào)整;如果有植被的覆蓋，通過切割植被的功能保證數(shù)據(jù)點(diǎn)達(dá)到精度的要求。

3 地形圖精度

3.1 地形圖精度要求

在該項(xiàng)目中，主要的地形條件是山嶺，而測(cè)量時(shí)選擇精度為等高距0.5 m，符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的要求，具體見表1。

3.2 成果精度檢查

在成果檢查的過程中，主要是通過野外實(shí)測(cè)成果與傾斜攝影三維模型方式，進(jìn)行成果數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以檢驗(yàn)精度是否達(dá)到運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。成果精度檢查工作進(jìn)行中，要從平面、高程兩個(gè)方面進(jìn)行檢驗(yàn)分析。以目前實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與傾斜三維模型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)比和分析，平面點(diǎn)位精度與高程精度合格。經(jīng)過分析誤差數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)平面中和誤差為0.06 m，高程中和誤差為0.12 m，全部達(dá)到規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，滿足正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

經(jīng)過本文分析可以發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)傾斜攝影三維實(shí)景模型采集中，所得到的地形數(shù)據(jù)信息符合精度的標(biāo)準(zhǔn)和要求，可以大幅提升測(cè)繪生產(chǎn)效率和水平，所以該技術(shù)被大量的應(yīng)用到公路勘測(cè)領(lǐng)域內(nèi)。但是依然還有很多的問題無法徹底解決。其一，無人機(jī)續(xù)航里程較少。當(dāng)前無人機(jī)的電池材料較為單一，很多都是鋰電池，航行時(shí)間較短。要想解決該問題，需要研發(fā)出全新電池形式，解決動(dòng)力來源;其二，地形圖是應(yīng)用半自動(dòng)化方式，人機(jī)交互性好，容易人為操作而產(chǎn)生誤差和問題，所以需要引入計(jì)算機(jī)軟件分析技術(shù)，提高數(shù)據(jù)分析精度;其三，傾斜攝影測(cè)量應(yīng)用在國土、規(guī)劃、建筑等領(lǐng)域效果好，技術(shù)比較成熟，但是還有如下問題：①數(shù)據(jù)量過大;②沒有統(tǒng)一文件和數(shù)字格式;③成本高;④零部件國產(chǎn)化水平低。

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