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探析倾斜摄影在水利工程测绘中的应用

严荣峰 陈光耀
  
安家(建筑与工程)
2022年18期
淮安市水利测绘设计研究院有限公司 江苏省 淮安市 223001

摘要:随着我国经济水平的不断发展,水利工程也拥有了越来越广阔的建设范围。在水利工程测绘中,以倾斜摄影为代表的诸多先进技术,均已得到了非常广泛的运用。倾斜摄影是通过将无人机与传感器进行互联的方式,使数据得到快速且准确的采集,以此来为水利工程的建设打下牢固的基础,使相关工作的开展能够更加有序的技术。鉴于此,本文主要分析倾斜摄影在水利工程测绘中的应用。

关键词:水利工程;测绘;倾斜摄影

中图分类号:P231   文献标识码:A

1、引言

“大范围、全要素、高精度、全纹理”的倾斜摄影测量技术空间表达方式突破了常规三维建模技术及方式 , 高精度的实景三维模型具有很大的应用价值 , 得到各个领域的广泛认可和推广应用。随着国家数字转型的逐步深入 , 倾斜摄影测量技术必然有非常大的发展潜力和广阔的应用模式;随着计算机视觉匹配技术的发展 , 倾斜摄影测量技术将更加简便高效 , 必然成为未来测绘的主要方式 , 为社会的发展和进步作出贡献。

2、倾斜摄影测量技术原理

倾斜摄影测量技术是在垂直摄影技术上发展起来的较为成熟的一种新型技术 , 是通过在同一飞行平台上搭载集成的多台传感器 , 能够从多个角度详细、准确、迅速地获取地面物体全方位的数据 , 再利用多视影像的密集匹配、多视影像的联合平差、数字表面模型(DSM)生成、真正射影像(TDOM)纠正、真实纹理贴图计算等技术进行空三解算和建立三维模型。倾斜摄影测量技术将获取的物体顶部、侧面纹理等全方位数据 , 结合先进的导航定位、数据融合等技术 , 得到接近于真实的三维实景模型 , 更加直观、真实 , 能全方位反映物体形状与纹理 , 直接量取物体的数据参数 , 有效解决传统建模获取数据不足的缺陷 , 具有较大的应用价值和发展空间。

3、倾斜摄影测绘技术在水利工程中的应用流程

倾斜摄影测绘技术在水利工程中的应用流程主要为:信息的收集和整理、建立信息模型、图纸的绘制和检核、提交测绘报告。其中,信息的收集和整理以及信息模型的建立是水利工程倾斜摄影测绘工程的重点流程,直接关系着水利工程测绘工作的整体精确度和完成状态。

在实际的测绘过程中,需要注意以下几点:(1)加强对水利工程测绘图像的分析,保证图像为彩色数字图像;(2)加强对测绘所得的影像资料的分析,保证其影像的分辨率符合实际的水利工程的高尺度的要求,可以为水利工程提供较为精确的比例尺地形图信息;(3)测绘人员在利用倾斜摄影技术进行水利工程测绘工作时,需要加强对航向和旁向重叠度的分析,使其满足实际的水利工程测绘要求,避免出现测绘误差;(4) 测绘人员利用倾斜摄影测绘技术获取图像资料以后,还需要进行严格的筛选,比较图像的清晰度、色差度以及明亮度等,选出符合标准的图像资料;(5)测绘人员利用倾斜摄影测量技术进行水利工程测量工作时,还需要调整无人机高清摄像头的视角,避免出现摄影的盲区,提高水利工程测绘工作的全面性。

测绘人员在明确以上水利工程倾斜摄影测绘工作的注意事项以后,还需要严格按照测绘流程进行工程测绘。通过 TIN网构建、贴图制作、三维建模、影像投射等操作,建立出立体、直观、透明等特征的空间模型,帮助测绘人员了解水域地理情况的了解,为水利工程的建设工作奠定坚实的基础,避免水利工程测绘误差较大影响水利工程的建设精度。

4、倾斜摄影在水利工程测绘中的应用

4.1、基础数据采集

由倾斜摄影所制作数据均为基本技术数据,换言之,对水利工程而言,只要获得了倾斜摄影数据,技术人员便可通过模型对DOM、DEM等辅助数据进行提取。另外,对倾斜摄影数据进行处理时,技术人员还可以根据工程需求,导出数据对应点云或图像,以此来降低日后工作的难度。

现阶段,倾斜摄影大有取代航空摄影和卫星遥感之势,作为常规测绘技术,航空摄影的不足在于其手段单一,不能对图像进行高精准度的采集与分析,而卫星遥感的劣势主要体现在时效性和图像分辨率方面。倾斜摄影有效规避了上述问题,通过和传统摄影相结合的方式,在确保质量的同时提高数据的精准程度,基于倾斜摄影数据所构建三维模型,使测量结果以更为直观的方式被展现了出来,这对水利工程的有序推进具有重大意义。

4.2、摄影状态调整

要想使倾斜摄影优势得到充分发挥,关键是要对摄影状态进行及时 调整,当无人机 处于低空飞行状态下,可进行高清拍摄,此时,无人机 所采 集 数 据 的 分 辨 率可达 到 约2cm。除特殊情况外,无人机所设置地面分辨率均为5cm,确保每日所测绘面积均能够达到1km²。若地面分辨率可提高至2cm,通常能够最大程度保证经过处理所得模型视觉感和现场一致,这对日后水利决策的制定具有重要意义。在得到三维模型后,技术人员便可以利用现有软件,根据工程要求完成模型量取和立体测图的操作。事实证明,对可视性良好的三维模型加以运用,可使决策人员产生身临其境之感,由此所制定决策自然更加科学。

4.3、实现泛在测绘

早在上世纪五十年代,测绘领域就已对POS和TBS技术与测绘工作进行了结合,在确保测绘精度及速度得到显著提高的基础上,逐渐减弱自身对专业理论所具有依赖性,相关人员只需具备对无人机进行操作的能力,便可独立完成生产测绘数据的工作。对航测数据进行处理的工作,正随着软件平台的升级而朝着自动化方向迈进,技术人员只需提前设置相关参数,便可确保后续工作按照既定流程开展,泛在测绘的设想随之实现。

4.4、三维建模

无人机采集的倾斜摄影数据可通过 Context CaptureCenter、Photo Scan 等 软 件 进行 处 理 。 由 于 ContextCapture Center 可以进行集群运算 (多台机器同时计算),可以有效减少数据处理时间,因此建议用 ContextCapture Center 进行处理。倾斜摄影可生成三维模型,同时还能生成 DOM 和 DSM,通过专业软件处理可产生 DEM 和 DLG。

DOM (数字正射影像图):是具有影像特征的图像,通过对相片进行数字微分纠正和镶嵌,按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。

DEM(数字高程模型):是通过一组数字集合表示地面起伏形态的一种实体地面模型。

DSM(数字表面模型):是指包含树木及地表建筑物等高度的地面高程模型。

DLG(数字线划地图):是与现有线划基本一致的各地图要素的矢量数据集,其包含了各要素间的相关属性信息及空间关系信息。

5、倾斜摄影测量技术在水利工程应用的展望

近几年 , 随着遥感测绘技术的不断发展和国家数字化转型进程的推进 , 水利信息化的测绘方法也按照“补短板”的要求得到广泛应用 , 无人机倾斜摄影测量技术已逐步成为水利工程建设管理科学分析的数据支撑 , 这将对倾斜摄影测量技术在水利工程中的发展创造很大的发展空间。可以预见 , 随着测绘技术的迅速发展 , 倾斜摄影测量技术将进一步融合地面三维激光扫描、室内定位、建筑单体化等新兴技术 , 不仅可以为水利工程设计过程中的方案比选、工程量估算、建设管理等提供精准的数据支持 , 也将与GIS 等地理信息软件的融合 , 发挥其成本低、速度快、易操作、多格式的优势 , 通过云数据连接 , 为水利工程实现智能化、现代化的精细化管理提供动态的、可靠的地理信息大数据 , 为水利行业智慧管理提供更方便、高效和高质量的服务。

6、结束语

倾斜摄影强调通过无人机所搭载多个摄像头进行多角度拍摄,并借助计算机技术对原始数据进行处理,从而获得立体的地理数据信息,以完成测绘工作,为后续工作提供有效的原始数据。利用该技术对水利工程进行测绘,可对原始数据进行采集,但要注意在采集过程中对摄影状态进行及时调整,从而有效提高工作效率。此外,还要对无人机的航线重叠问题引起重视,确保图像的清晰度、原始资料的分辨率均符合相关要求,只有这样才能够让测绘工作达到应有的效果。

参考文献

[1]陈天和.倾斜摄影测量在水利工程测绘中的应用[J].工程建设与设计,2020(18):229-230.

[2]侯健.倾斜摄影测量在水利工程测绘中的应用[J].住宅与房地产,2020(05):238.

[3]王杰,孟高原.倾斜摄影测量在水利工程测绘中的应用[J].测绘通报,2019(06):160-162.

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