公路工程倾斜摄影测量技术应用探讨--中国期刊网

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公路工程倾斜摄影测量技术应用探讨

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：王建1 侯振波2 赵琛3 刘欣4

[导读] 摘要：目前，我国城市化进程在不断加快，对无人机倾斜摄影测量技术进行了概述，介绍了公路工程无人机倾斜摄影测量技术的应用措施，重点从倾斜摄影测量技术在公路工程中的适用范围、技术路线、质量检查等方面进行了详细探讨，对公路行业应用测绘遥感新技术具有参考价值。

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        摘要：目前，我国城市化进程在不断加快，对无人机倾斜摄影测量技术进行了概述，介绍了公路工程无人机倾斜摄影测量技术的应用措施，重点从倾斜摄影测量技术在公路工程中的适用范围、技术路线、质量检查等方面进行了详细探讨，对公路行业应用测绘遥感新技术具有参考价值。
        关键词：倾斜摄影测量，公路工程，应用措施
        引言
        倾斜摄影测量技术，是我国各大工程建设和施工中比较常用的技术类型，在最近几年的发展过程中，该项技术进行了一系列优化和创新，已经慢慢发展成一项高新技术模式。倾斜摄影测量技术和传统的测量技术之间有着明显的区别，在测量工作中有着更多的工作优势，有效转变了以往正摄影只能从垂直的角度上来进行拍摄的测量方法。通过同一个飞行平台，搭载多台测量传感器，可以从垂直、倾斜等各个不同角度，对地面的测量区域范围内的影像数据进行实时收集，不但可以有效地反映出地面各个建筑物和工程结构的具体信息，同时基于三维建模技术，可以对地面上的图像信息进行综合处理，形成三维实景结构模型，受到了各大工程单位的广泛应用。高速公路的分布区域非常广泛，在很多地质条件比较复杂的区域内部，通过倾斜摄影测量技术的有效应用，大大提高了公路建设测量工作的精确度和测量效率。在该项技术的使用过程中，以BIM技术和GIS技术为基础，有效提高了整个测量工作方案的全面性和针对性，有效解决了传统测量工作存在的难点和问题，提高了公路工程建设工作质量。
        1倾斜摄影测量技术特点
        （1）真实。可以清晰直观的观看模型，如人眼直接观看真实世界一样。（2）高效率。可以使用无人机快速、灵活的获取测区影像。（3）高精度。模型精度高，可以直接采集地形三维坐标信息。（4）高精细。模型具有丰富的纹理信息。
        2公路工程倾斜摄影测量技术应用探讨
        2.1适用范围
        适用范围主要包括以下四个方面：1）各等级公路、乡村公路的规划设计：成果可用于现状场景调查、地形地貌特征获取、重要地物定位及量算等。2）各等级公路、乡村公路的施工管理：成果可用于便道选线、临设选址、工程进度监控等。3）各等级公路、乡村公路的运维管理：成果可用于辅助养护巡查、特殊工点养护处置等。4）公路相关应急和灾害处理：成果可用于灾后抢险调查、灾害过程记录、三维沙盘模拟等。
        2.2多视影像技术
        如今倾斜摄影测量技术的应用极为普遍。由于其获得到的数据更为全面精细，因而诸多的工程项目都将其作为主要测量技术。在日常生活中应用此类技术，首先应做的就是将需要测量物体的数据和信息按照一定的顺序排列整齐。同时，就具体的测量情况对技术参数做出相应的调整，以确保测量操作开展的科学高效。此类技术较以往传统的测量技术更为精确，而之所以能够达到这样高的精确度，主要在于技术应用过程中多视影像的自动连接以及计算方式的科学性。正是有了技术性设备的大力支持，整个测量操作的推进才显得更为高效便捷。另外，由于其的成像功能显著提高了精确度，在一定的程度上促进了工程的发展。
        2.3数据处理
        由于项目是带状测区，以３０ｋｍ为单元进行整体重建，其中每一个架次的数据必须进行无缝连接。按照既有项目经验，空三采用四架次为一个处理单元进行计算。

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由于测区内存在大面积的连续森林区域，在光照、拍摄角度变化的情况下，空三中特征提取与匹配环节容易出错，导致空三失败，严重影响工期。提出在不影响匹配精度的条件下，对提取的特征点进行分类，仅将稳健的特征点进行匹配，极大地提高了空三成功率，在大面积森林区域尤其显著。同时通过自动化软件重建的模型由于地形条件和软件算法本身的问题，原始模型会出现不完整悬浮和少量连接的破碎面，同时水域处会出现大量空洞，这给对模型的可视化和后续的带来了很大的不利。本项目采用了国产自主研发软件进行碎片和空洞进行处理，取得了显著的效果。
        2.4影像数据信息收集
        在本次工程项目倾斜摄影平台内部有效运用了大疆M600旋翼无人机，相机设备使用的是两镜头的倾斜相机，双镜头倾斜相机的双向及摇摆工作模式，可以有效降低相机的本体重量，提高相机的工作时间，进而可以提高整个地面数据收集的整体效率。依照地面控制点信息收集工作要求，需要将影像信息采集分辨率控制在5 cm之内。通过研究工作人员的综合分析之后，将相片的重叠度横向设定为85%、旁向设定为75%。飞行摄影过程中的航线弯曲程度不能超过5%，同一条航线的相邻相片的高度差不能超过20 m，最大的飞行高度和最低飞行高度之间不能超过50 m。
        2.5三维测量技术
        倾斜摄影测量技术不仅在多视影像技术领域经常被用到，而且在三维测量技术中也受到了广泛应用。在具体测量的过程中，所获得的数据会统一收集和整理起来，并在精准计算的基础上将这些数据转化为矢量数据。正是有了这些矢量数据的存在，进而形成了系统化的数据库，为后续更多测量工程的开展提供了重要的数据保障。以上技术的推进过程其实就是三维测量技术的操作环节，以下是对其操作的具体论述：（1）从整体与部分的关系来看，三维测量只是倾斜摄影测量技术的一个分支，其代表的仅是其技术的某个方面。倾斜摄影测量技术涉及的三维测量经常会用到POS仪器，其中涉及的空中领域的测量通常都是在该类仪器的辅助下才能完成，因此务必要将其配备到位。此类测量技术的操作有着诸多的优点，其中同步记录无疑显得最为突出，且所达到的实际效果也是最为显著的。在后续整理数据和核对信息时会更为高效，而数据出现错误的概率也将大大降低，以更为科学稳定的保障工程测量工作的精确完成。（2）通常情况下，测量工程所收集到的数据和信息量都比较庞大，而使用人工的方式进行收集显然也不太现实，且不能达到既定的测量效果和操作效率。因此，在进行三维测量的过程中应将数据的整理和收集放在突出位置，而此类技术具体应用的过程实际上就是一个数据库建立和更新的过程，在计算机的计算作用条件下，得到数据和整理信息的效率和效果都将得到显著提升。计算机作用下的数据整理，既有着更高的准确率，同时具体的操作也较之以往技术条件更为便捷高效。另外，数据收集和整理的过程中，后续的数据端也在同步进行，从而为后续相关工程的精准性实施提供了基础保障。
        结语
        交通运输部《数字交通发展规划纲要》要求我国数字交通发展要构建数字化的采集体系，推动交通基础设施规划、设计、建造、养护、运行管理等全要素、全周期数字化。公路工程作为交通基础设施重要的载体，与地理环境密切相关，而倾斜摄影测量技术为地理环境全要素数字化提供了强有力的支撑，制定合理规范的公路工程倾斜摄影测量技术指南为行业践行数字交通发展具有重要的指导意义。
        参考文献：
        [1］曲林，冯洋，支玲美，等．基于无人机倾斜摄影数据的实景三维建模研究［J］．测绘与空间地理信息，2015（3）：38-39．
        ［2］张祖勋．数字摄影测量学［M］．武汉：武汉测绘科技大学出版社，1997．
        ［3］黄先锋，张帆，高云龙，等．基于倾斜影像的城市场景隐式曲面重建［J］．测绘通报，2017（12）：21-28．
        ［4］黄骞．倾斜摄影技术在公路勘察设计中的应用初探［J］．公路，2018（3）：170-174．
        ［5］杜海燕．DEM在公路勘察设计中的应用研究［D］．西安：长安大学，2008．