傾斜攝影測量技術(shù)應用于地質(zhì)災害監測

無(wú)人機傾斜攝影測量通過(guò)在飛行載體上搭載多臺航攝儀，在同步曝光控制下，同一時(shí)間從 4 個(gè)側面和 1 個(gè)垂直面等不同的角度采集影像，通過(guò)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(shù)，突破了傳統正射航空攝影只能在垂直角度獲得小時(shí)影像的局限性，能夠真實(shí)地還原地物的本來(lái)面貌，而且機載平臺運用先進(jìn)衛星導航技術(shù)，可以獲得準確的絕對地理坐標，通過(guò)控制點(diǎn)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(gè)行業(yè)。

無(wú)人機傾斜攝影測量技術(shù)流程 

傾斜攝影測量流程主要涵蓋了以下幾個(gè)方面:     

( 1)  高分辨率無(wú)人機傾斜數據獲取。  

( 2)  像片控制測量，進(jìn)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(shí)景三維模型和 TDOM 生成。

1  無(wú)人機傾斜攝影

無(wú)人機傾斜攝影技術(shù)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(lái)拍攝瞬間的飛行姿態(tài)，包括影像 POS 點(diǎn)位置、外方位元素等參數，可以實(shí)現從多個(gè)角度獲取地面影像。航空攝影的實(shí)施過(guò)程一般包含航攝計劃制定、航攝申請與審批、空中攝影實(shí)施、攝影處理、資料檢查驗收等環(huán)節。

2  像片控制測量   

像片控制測量根據技術(shù)設計要求在地面上提前布設地標點(diǎn)，使用網(wǎng)絡(luò ) ＲTK 技術(shù)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(chǎn)   

三維建模生產(chǎn)采用 Acute 3D Capture 三維自動(dòng)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(dòng)三維場(chǎng)景運算軟件，通過(guò)將傾斜航空影像數據、地面控制點(diǎn)數據導入 Acute 3D Capture 自動(dòng)建模軟件系統進(jìn)行一系列運算處理，人工參與質(zhì)量控制及三維模型編輯修飾工作，從簡(jiǎn)單連續影像生成逼真的實(shí)景三維場(chǎng)景模型。三維建模生產(chǎn)具體流程如圖所示。     

4   三維成果輸出

使用 Acute 3D Capture 自動(dòng)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(gè) Tile 分級文件夾里為不同 層 級 的 OSGB 模 型。在 ContextCapture S3C Composer 中通過(guò)建立 s3c 索引文件將 OSGB 格式瓦片數據聯(lián)合起來(lái)，使之能通過(guò) Acute 3D Viewer 加載瀏覽。

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(jìn)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(shù)地質(zhì)災害監測的精度統計及應用

在精度方面，對近百個(gè)可能存在地質(zhì)災害的隱患點(diǎn)進(jìn)行了基于傾斜攝影測量的監控，并制作了實(shí)景三維模型和 TDOM。

在應用方面，地質(zhì)災害突發(fā)后，救援人員需要到塌方地區進(jìn)行現場(chǎng)踏勘地形制定救援方案，但由于災區特殊的地質(zhì)結構很容易發(fā)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(wú)法制定救援方案，以及安置疏散受災群眾。應用無(wú)人機傾斜三維建模技術(shù)為地質(zhì)災害現場(chǎng)制作傾斜三維模型，從起飛到最后模型輸出整個(gè)過(guò)程僅需幾個(gè)小時(shí)，真實(shí)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(chǎng)情況的時(shí)間，地質(zhì)災害應急工作組能夠迅速作出可行的應急救災方案。

實(shí)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(jiàn)。當傾斜攝影獲取的傾斜數據地面分辨率優(yōu)于 2 cm，生成的模型接近于人眼可接受的變形，能夠真實(shí)還原實(shí)地原貌，如災害點(diǎn)的山坡、電線(xiàn)桿、滾石等，經(jīng)過(guò)后期處理制作三維模型、DSM、真正射影像等各種成果，災害點(diǎn)的全貌一覽無(wú)遺。經(jīng)過(guò)絕對定位，整個(gè)模型具備可量測性，可以量測目標地物的長(cháng)度、寬度、高度、面積、體積等。根據這些物體的長(cháng)寬高，技術(shù)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(shí)準確的依據，對于災民安置點(diǎn)的選擇、災后重建方案設計也可以進(jìn)行優(yōu)化，將地質(zhì)災害的損失減到最小，保證人民群眾生命財產(chǎn)安全。

基于實(shí)景三維進(jìn)行地質(zhì)災害預警與監測，可以通過(guò)無(wú)人機傾斜攝影獲取的影像經(jīng)過(guò)空三加密和絕對定向建立實(shí)景三維模型和真正射影像來(lái)進(jìn)行，從而極大減少人工實(shí)地勘察的工作量，提高工作效率，同時(shí)通過(guò)實(shí)景三維模型可以非常直觀(guān)反映地質(zhì)災害隱患點(diǎn)的地形地貌信息，為地質(zhì)災害隱患點(diǎn)預警及應急救援提供非常有力的依據。

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