倾斜摄影测量在水利工程测绘中的应用

倾斜摄影测量在水利工程测绘中的应用

王盈然

合肥天泽土地勘测规划有限公司安徽省230000

摘要：随着科学技术的快速发展以及各学科的交叉融合，涌现出许多先进的新技术，极大地改变了传统测量作业的方式和方法。测绘新技术在水利工程中的应用减少了测绘人员的野外工作时间和工作难度，为工程建设提供了很大的便利。文章就水利工程中倾斜摄影测量技术应用进行分析。

关键词：水利工程；倾斜摄影测量；技术应用

倾斜摄影技术作为一项测绘遥感领域发展起来的高新技术，是通过在同一个飞行平台中建立多个传感器，利用垂直和倾斜的摄影角度来进行数据收集，获得的数据信息较为完整和准确。同时，倾斜摄影测量技术具有高精度、大范围等特点，可以在任何复杂的场景下实现高性能的数据测绘处理。基于此，本文介绍了倾斜摄影测量技术的相关内容，研究了测绘新技术在水利工程中的应用。

一、倾斜摄影测量简介

倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在统一飞行平台或者地面站搭载多台传感器，从一个正射、多个倾斜角度采集影像，经过数据处理将真实的客观世界呈现给用户，从而满足用户的需求。它不仅能够真实地反映地物情况，高精度地物获取物方纹理信息，还可通过先进的定位、融合、建模等技术，生成真实的三维场景模型。该技术已经广泛应用于应急指挥、国土安全、城市管理等行业。

二、倾斜摄影技术特点

（1）可操作性强。倾斜摄影技术可以高效、便捷地获取数据信息，工作人员无需在后期进行拍摄，通过计算软件对数据进行处理，有着较高的自动化程度。

（2）三维模型更接近真实场景。倾斜影像与垂直角度拍摄正射影像相比，可以提供被测量对象的多角度信息，有效补充地面的一些侧面细节，极大地弥补了人工模仿真实度较低的不足，让建模效果更真实。

（3）测绘成本低。倾斜摄影测量一般采用无人机低空飞行，对天气、环境等要求较低，操作灵活简捷，减少了飞行周期，节省了操作人员数量，从而有效地降低飞行成本。倾斜摄影与传统航摄方法相比，同一无人机搭载了多架摄像机，相同架次下可获得更加丰富的影像数据。后期对这些数据进行高自动化批量处理分析，节约了工程的劳动力成本，有效节省了建模的时间，减少航拍的次数，获得更为直接的地表信息，还能降低和避免仪器出现损耗。

（4）具有较大的视场角。倾斜摄影测量时可以对安放在不同角度的摄像头进行角度调节，从而获取多个不同角度的大量测量数据。

三、无人机倾斜摄影在水利工程测绘中的优势

（一）倾斜摄影产生测绘元数据

在数据制作过程中，倾斜摄影制作数据是最基本的技术数据。只要产生倾斜摄影数据，就可以直接从模型中提取各种辅助数据，包括DEM、DSM、DOM等数据。倾斜摄影数据在处理过程中还可导出与原始斜向摄影相匹配的点云和高密度图像，可作为辅助测绘成果，对人们了解现场复杂地形很有帮助。由于现有普通航空摄影缺乏搅动灵活性，很难在云端下获得图像。卫星遥感受时间效率低、分辨率低的影响，不能满足水利工程等重复测绘和监测工作的需要。而以无人机为遥感飞行平台，在机身上装载数据遥感设备，以遥感数据处理系统为技术支撑，结合“3S”技术，可对目标水域进行实时观测和数据处理。采用无人机技术的测绘遥感系统具有获取高分辨率图像和快速处理的能力。通过前期的检查和测试，可以根据工程需要得到大比例尺的航空影像数据。在此基础上制作数字线路规划图、数字高程模型和数字正射影像图，为水利工程建设提供了重要的信息。

（二）提供了更加直观的数据支持并提高了工作效率

无人机倾斜摄影基本上采用低空飞行，摄像机为高清摄像头，采集的影像数据地面分辨率能达到2cm。一般情况下，无人机设置地面分辨率为5cm，一天能获取1k㎡的数据。如地面分辨率达到2cm，处理获得三维模型后的视觉感与到达现场基本一致，为水利工程决策提供了更为直观的数据支持。生成测区三维模型后，可利用相应软件平台对三维模型进行编辑、量取、立体测图等操作。因三维模型具有极好的可视性，能为决策者提供身临其境的视觉效果，有利于决策者作出决策判断，从而提高工作效率。

（三）泛在测绘成为现实

从20世纪50年代开始，测绘人员就不断地将TBS、POS等一项项新技术融入测绘工作中，提高了测绘效率和精度，从而逐渐让测绘人员摆脱对专业理论的依赖，使得每一个人员只要具备基本的无人机操作知识就可以生产出测绘数据来。在航测数据内业处理过程中，随着相关软件平台不断更新升级，自动化程度越来越高，只需技术人员设置少量参数就可完成操作。航空摄影测量内、外业高度自动化使其广泛应用在水利工程测绘工作中成为可能。

四、案例介绍

小型农田水利工程是农业工程中的重要组成部分，是保障粮食安全生产的重要农田基础项目。地形图测绘是小型农田水利规划设计中的基础性工作，目前普遍采用的测绘方式为利用全站仪或采用GPSRTK方式进行全野外数字测图，利用测量得到的特征点对地物地貌进行测绘编辑，若特征点的位置及密度量测不合理，则在地形图编辑过程中容易造成主要地物如农田、路、沟、渠道等形状的失真及遗漏。由于传统地形图为平面线划图，若其反应的地物地貌与实地不符，则可能影响设计人员对地形图的判断，导致设计内容无法实施，频繁进行设计变更。以下利用无人机航空摄影测量成图方式组织完成了若干小型农田水利项目地形图的测绘工作。小型农田水利工程项目区地形起伏一般不大，交通条件相对便利，可依据规范，航向按4-5条基线间隔布设外业像控点，旁向按2-3条基线布设像控点，一般均布设为平高点，像控点布设密度应均匀，点位应选在旁向重叠中线附近。当旁向重叠过大而不能满足要求时，应分别布点，点位应布设于明显地物转折点上或相应分辨率点状地物中心。若项目区面积较大，可先用快拼软件拼图，在整体影像上进行像控点的选点，若项目区面积较小，地形起伏不大，可直接在单张像片上选点标定。在实际测量运用中，该项目区面积约为4平方公里，为丘陵地区，按1：1000地形图标准分幅为25幅，在野外抽取其中5幅图进行了地形图要素巡视、设站实测地物地形点、量取地物点间距等检查。其中用GPSPTK实测1：1000地形图中地物地形点，与地形图上同名点比较坐标差值或高程差值，计算平面位置中误差小于1.20米，高程注记中误差小于0.5米，用皮尺实地量取地物点间距，与地形图上同名间距比较差值，计算间距中误差小于1.20米，符合低空数字航空摄影测量内业规范要求。用无人机航空摄影测量进行1：1000及以下比例尺地形图生产可以达到规范精度要求，且利用生成的正射影像图（DOM）与数字线划图（DLG）套合可以为设计单位直接提供地面影像信息，可以全面、精确的反映项目区的地貌及地物，为小农水工程的规划设计提供了很好的依据，减少了由于设计不合理造成的设计变更。

随着我国经济的发展，摄影测量技术也借助科技优势逐渐走向完善。摄影测量技术的进步，不仅提高了我国各行业测绘工作的效率和质量，还促进了我国经济的发展。虽然已有了一定的发展，但在以后的工作中，还要在此基础上利用科学技术提升测绘工作的水平与质量，不断满足社会发展的新要求，使摄影测量技术走向智能化、现代化、数字化和高精度化，从而推进我国水利行业测绘事业的长远发展。

参考文献：

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[2]易玉.无人机倾斜摄影测量在河道带状地形图测量中的应用分析[J].城市建设理论研究（电子版），2018（14）

[3]林翔.倾斜摄影测量技术特点及应用前景研究[J].世界有色金属，2017（24）