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(cè)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(shù),突破了傳統(tǒng)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(wèi)星導(dǎo)航技術(shù),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(yè)。
無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方面:
( 1) 高分辨率無人機傾斜數(shù)據(jù)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。
1 無人機傾斜攝影
無人機傾斜攝影技術(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(tǒng)攜帶精確導(dǎo)航信息和曝光控制器記錄下來拍攝瞬間的飛行姿態(tài),包括影像 POS 點位置、外方位元素等參數(shù),可以實現(xiàn)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(huán)節(jié)。
2 像片控制測量
像片控制測量根據(jù)技術(shù)設(shè)計要求在地面上提前布設(shè)地標點,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 三維自動建模軟件系統(tǒng),該系統(tǒng)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(shù)據(jù)、地面控制點數(shù)據(jù)導(dǎo)入 Acute 3D Capture 自動建模軟件系統(tǒng)進行一系列運算處理,人工參與質(zhì)量控制及三維模型編輯修飾工作,從簡單連續(xù)影像生成逼真的實景三維場景模型。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(gòu)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(shù)據(jù)聯(lián)合起來,使之能通過 Acute 3D Viewer 加載瀏覽。
5 TDOM 數(shù)據(jù)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(shù)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的精度統(tǒng)計及應(yīng)用
在精度方面,對近百個可能存在地質(zhì)災(zāi)害的隱患點進行了基于傾斜攝影測量的監(jiān)控,并制作了實景三維模型和 TDOM。
在應(yīng)用方面,地質(zhì)災(zāi)害突發(fā)后,救援人員需要到塌方地區(qū)進行現(xiàn)場踏勘地形制定救援方案,但由于災(zāi)區(qū)特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生二次災(zāi)害,救援人員很難爬上斜坡勘察地形。了解不到地震后的災(zāi)區(qū)地形,就無法制定救援方案,以及安置疏散受災(zāi)群眾。應(yīng)用無人機傾斜三維建模技術(shù)為地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)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(zāi)情況,自帶高程信息、紋理信息,可大大縮短指揮層了解災(zāi)區(qū)現(xiàn)場情況的時間,地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急工作組能夠迅速作出可行的應(yīng)急救災(zāi)方案。
實景三維模型可以清晰地展現(xiàn)坍塌房屋的全貌,房梁、柱子、地板都清晰可見。當(dāng)傾斜攝影獲取的傾斜數(shù)據(jù)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,能夠真實還原實地原貌,如災(zāi)害點的山坡、電線桿、滾石等,經(jīng)過后期處理制作三維模型、DSM、真正射影像等各種成果,災(zāi)害點的全貌一覽無遺。經(jīng)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(jù)這些物體的長寬高,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(zāi)害的預(yù)警及應(yīng)急處理就有了更加詳實準確的依據(jù),對于災(zāi)民安置點的選擇、災(zāi)后重建方案設(shè)計也可以進行優(yōu)化,將地質(zhì)災(zāi)害的損失減到最小,保證人民群眾生命財產(chǎn)安全。
基于實景三維進行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警與監(jiān)測,可以通過無人機傾斜攝影獲取的影像經(jīng)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(zhì)災(zāi)害隱患點的地形地貌信息,為地質(zhì)災(zāi)害隱患點預(yù)警及應(yīng)急救援提供非常有力的依據(jù)。
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