倾斜摄影测量在地灾应急测绘中的应用

2021-11-30田杰

中国金属通报 2021年6期

田杰

（湖南省地质矿产勘查开发局405队，湖南吉首 416007）

现如今，无人机航空测量技术作为当代测绘技术的关键构成部分，在地质灾害调研等领域应用得越来越普遍，而较之于传统无人机测量技术，倾斜摄影测量技术具备诸多优势，比如说，正不断突破多角度摄影的技术难点，考虑到低空飞行已经成为当代无人机测绘技术的重点优势，而多角度摄影就可以帮助人员获取较为多方面的地物纹理，由此提升了拍摄的精准度；其次，相对较高的旁向以及航向重叠度，如此一来，航空拍摄就能够很好地呈现测量范围的总体面貌，大幅度提升航拍品质。除此之外，该技术自动化水平高，摄影影像、POS数据获取等都能够自动化实现，所以人为干预程度不多，再加上这一技术所采集到地信息不但涵括了传统的二维地形数据，同时还能够获取所在区域三维模型建模信息，所以越来越受到人们的青睐。基于此，本文将以某工程为例，就倾斜摄影测量在地灾应急测绘中的应用要点展开详细地阐述，希望能够给同行带来一定的参考价值。

1 案列简介

永顺县灵溪镇南山社区雷打岩滑坡位于S230永顺县至小龙村连接线K1+110右侧，地理坐标：东经109°50′57"，北纬28°58′00"，新建永小连接线公路位于滑坡区后缘，交通便利。由于持续强降雨，2020年7月8日19时永顺县灵溪镇南山社区雷打岩发生山体滑坡，滑坡体平面呈蘑菇状，滑坡后缘为新建永小连接线路面上的弧状裂缝，推测剪出口为原永小公路内边坡坡脚，滑坡体顺坡向（240°）长约100米，平均宽约75米，平均厚度约12米，滑动体积约9.0万立方米。滑坡体大部分堆积于原永小公路上方，少量散落在公路下方，极少量冲入猛洞河中。滑坡潜在威胁永小连接公路长度150m，浆砌块石挡土墙一段（长度60.0m，高度10.0～12.0m，顶宽3.50m），如滑坡体入下方猛洞河形成的堰塞湖将淹没上游不二门大坝电站、南门桥及沿河周边居民等，将造成人身财产安全的损失。我队立即启动地灾应急响应预案，第一时间组织测绘人员携带无人机、RTK、免棱镜全站仪等测绘设备前往灾点。我队采用多旋翼飞行器搭载五镜头低空倾斜摄影测量，在克服了连绵细雨、雨雾造成能见度低、高压输电线影响飞行高度及操控等不利因素，顺利采集了灾点野外数据，并按应急预案要求，在4小时内提供了正摄影像图，12小时内绘制了灾点地形地貌图，24小时内出版三维模型，并对滑坡堆积物体积进行初步的测算，为领导提供了第一手基础数据。为进一步掌握滑坡体的变形情况，获得滑坡体发展变化趋势，对此灾点还进行了水平位移、沉降位移监测工作。

2 无人机倾斜摄影技术概述

无人机倾斜摄影技术作为一种新型化的观测地物方位、外观等一系列属性的先进技术，将之运用至应急测绘保障服务当中，可以给那些突发性事件带来较为精准、高效的地理空间数据。只要出现不良性的灾情，那么应急测绘就要确保采集到多个来源的数据信息，通过合理处置数据信息，提取实用灾情信息，编制专业化的灾区专题图等等，而合理采用无人机倾斜摄影技术，已经成为确保应急测绘工作稳定推进的重要基础之一。

在开展应急测绘保障工作期间，通过该项技术可以采集到灾区的高清影像信息。尽管过往正射航测系统可以帮助工作人员获取灾区高清影像信息，不过其存在二维平面图的不足之处，所以很难采集到全方位的空间地物信息，这就提升了应急测绘保障工作的难度系数。而采取无人机倾斜摄影测量技术能够很好地弥补正射航测系统的不足之处，通过应用多角度相机实现对所在区域地物垂直、倾斜等多形式地摄影，进而应急测绘保障工程的稳步进行创造技术条件。

无人机倾斜摄影测量技术已经成为国际测绘遥感行业中的一项新型化技术手段，可以对测量主体提供多影像实时化地摄影及测量，从而采集到多种形式的测量成果。比如说垂直及倾斜影像、DOM以及DSM等等，然后，相关的工作人员再根据上述数据测量信息进一步生产出更多元的DEM、DLG等信息。但值得注意的是，尽管无人机倾斜摄影测量技术解决了传统应急测绘技术存在的问题，不过本身也有亟待改进的地方，比如说由于其影像处置技术相对复杂，同时在算法上还不够成熟，所以使得进行三维建模时耗时过长，在一定程度上不利于迅速响应救灾活动。针对地理空间信息服务，不但要在空间上进行系统化描绘，同时还应该在时间上做到快速高效。基于此，相关的工作人员要及时采用点面结合的无人机倾斜摄影预案，合理划定重点预计非重点的范畴，同时还需要精准地划定救灾前期黄金24小时时期以及后期评估时期，做到主次明确、稳定有序地完成应急测绘工作。在应急测绘期间，相关的工作人员还要注意提供早期测绘产品，然后再进行相应的三维建模分析，由此保证政府单位救灾、灾后评测以及重建工作能够有条不紊地向前推进。

3 倾斜摄影测量技术在应急测绘保障中的应用分析

为了能够进一步契合应急测绘保障工作中迅速回响的需求，此时在处理无人机倾斜摄影技术的过程中，要确保其和救灾前期黄金二十四小时时期以及后期评估时期相适应，如此一来，较为精准地搭建重点区域的三维模型。具体应用要点阐述如下：

3.1 影像获取及处理要点分析

影像获取及处理作为采用倾斜摄影测量技术建构三维模型的重要前提，相关的工作人员要遵循如下要点，

第一，影像获取。针对这一环节，相关的工作人员要先合理规划航线。航线规划作为获取影像信息的重要一步，操作人员要全面地考量无人机续航水平以及摄影云台各方面稳定的性能，由此进一步设置适当的飞行高程以及影像重叠度，获得契合倾斜摄影测量需求的影像数据。接下来就要开展航摄飞行工作。通常来说，无人机采取程控模式进入航线进行实际地航摄，而拍照模式则设置为定点曝光，通常一个飞行架次飞行时长大约是25分钟，在这个过程中要求实时监察无人机的飞行情况，由此较为高效地搜集目标范围中的影像资料。

第二，整理影像资料。首先，相关的工作人员要为影像提供规范化的名称，而倾斜摄影云台通常由多处传感器构成，在同一时间可以采集到多角度的影像信息，要依据传感器的次序储存在对应文件夹之中，然后再进一步设置统一的影像信息名称。其次，根据实际情况剔除掉影像冗余。考虑到影像数据规模过大常常会拉低数据处置的效率，此时就要相应地剔除掉各个传感器在无人机上升、下降以及任务范畴之外的多余影像信息。

第三，合理布局以及精准测量控制点。在布局控制点的过程中，由于无人机具备专业化的GPS定位模式，而考虑到实际上POS数据定位精度很难契合空中三角测量标准，针对这一情形，相关的工作人员就要采取人工布设地面控制点的方法，如此一来，才能够相应地提升三维模型量算的实际精准程度。通常而言，针对500米×500米的航摄范围，此时设置五处控制点方可，实际的操作方法就是于四个角隅以及中心点各安置一处，当然，若控制点的数量愈多，此时模型的实际精准程度也就越高。值得注意的是，其控制点要优先选在地面容易识别的地方，尽可能地是多处传感器影像的同名点，同时还要将控制点相应的传感器影像整合在对应的文件夹中。接着，相关的工作人员要精准测量控制点。一般情况下，可以通过解析卫星影像、手持GPS测量、RTK测量等多重技术获取控制点成果。根据有关资料显示，解析卫星影像以及手持GPS测量的方法效率很高，不过精准程度较低，而传统导线测量的方法精准程度高，不过受作战环境的影响很大，所以在实际应用过程中，为了能够迅速获得精度实用的控制点数据，相关的工作人员可以优先采取RTK测量技术。

3.2 数据处理应用要点分析

数据处理通常可以划分为两个时期，其一即早期黄金二十四小时时期，相关的工作人员灵活应用正面摄影测量技术以及倾斜摄影测量技术，然后再通过无人机正面摄影测量技术进一步整合灾区大范围的影像整合，综合无人机倾斜摄影测量技术手段，对核心灾区搭建精细化三维模型，从而把灾区总体信息以及核心局部详实数据予以掌控。而第二个时期就是指后期评估时期，相关的工作人员要搭建点云级融合三维模型，然后再对重点灾区搭建精细化三维模型，值得注意的是，针对范围较广的灾区无须高精度搭建三维模型。而是要依据应急测绘保障需求综合DSM、DLG以及当下获取的地理信息等成果予以分析，同时还要及时地采集重要地物信息，进而在短时间内能够编制出应急专题图纸和实景三维场景。

3.3 数据服务应用要点分析

在后期评估过程中，相关的工作人员要把重点灾区三维模型予以单体化处理，然后把灾区属性信息进行入库，然后进行下一步的分发，通过数据处置发布三维场景网络服务，然后再综合多种多样的地理信息，完成应急测绘保障应用解析。点面结合的数据采集以及点云级结合的数据处置技术是通过无人机倾斜摄影测量技术的一种革新，在采集数据信息时期，点面结合就是指利用固定翼无人机得到较大范畴的垂直影像，然后再综合旋翼无人机得到重点灾区的倾斜影像资料，如此一来，就可以在短时间内回应应急测绘工作。在数据处理时期，点云级融合就是是指搭建重点灾区精细三维模型以及范畴较广的灾区粗三维模型，从而更好地为地灾应急提供有益的保障。