倾斜摄影技术在应急保障领域的应用探索

陈军建 徐峰 王波

摘 要：倾斜摄影测量技术是近年来遥感测绘领域快速发展的一门新技术，可用于获取地物地貌的顶部、侧面和三维结构等详细的信息，其拍摄数据可用于构建可视化、可浏览并可量测的实景影像系统。将倾斜摄影技术和无人机技术结合起来，充分利用倾斜摄影技术在三维城市建模等民用领域的实践经验和技术积累，探索该技术在应急保障、效果评估和反恐处突等领域的应用前景。

关键词：倾斜摄影;无人机;应急保障

中图分类号：P23;P642.22 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）02-0017-03

1基于无人机的倾斜摄影技术概述

倾斜摄影测量技术，又称多视角航空摄影技术，是国际测绘领域近些年发展起来的一项新的对地观测技术，利用先进的定位技术嵌入精确的地理信息，满足人们对三维信息的需求[1]。倾斜摄影测量技术的基本原理如图1所示。

利用倾斜摄影技术构建的三维模型，开创了三维地理信息新时代。如图2所展示的基于倾斜摄影技术的三维建模与量测。倾斜摄影技术为用户提供直观、详细、全面、精确的地理空间信息[2]。

无人机航测是传统航空摄影测量手段的有利补充，具有机动灵活、高效快捷、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短的特点，尤其是在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势。通过搭载不同传感器可以获取多种数据产品，经数据后处理，能够为用户提供多样化的产品，主要包括4D产品（数字正射影像图DOM、数字高程模型DEM、数字栅格地图DRG、数字线划地图DLG）、倾斜摄影、视频拍摄、高光谱及LIDAR等。无人机航测已在国土资源、城建规划、农林水利、公安环保、线路巡查、新闻采访、旅游宣传等行业得到广泛的推广应用。

2无人机倾斜摄影的优势与现状

2.1无人机倾斜摄影技术的优势

（1）反映地物真实情况并且能对地物进行量测。正射影像与倾斜影像的对比如图3所示。相对于正射影像，倾斜摄影可以让用户从多角度观察地物，可真实反映地物的外观、位置、高度等属性，增强了真实感，弥补基于正射影像应用的不足和传统人工模型仿真度低的缺点。

（2）倾斜摄影可直接基于成果影像进行包括高度、长度、面积、角度、坡度等的量测。

（3）多维建模具有较高的性价比。倾斜摄影测量能同时输出DSM、DOM、DLG等数据成果。同时可用批量提取及贴纹理的方式，能够有效地降低三維建模成本。

（4）影像采集处理的效率较高。实验数据表明：1～2年的中小城市人工建模工作，借助倾斜摄影侧量技术只需3～5个月就可完成。

2.2倾斜摄影技术的发展现状

如图4所示，制约无人机倾斜摄影技术发展的因素主要在影像采集硬件、数据处理软件和应用拓展三个方面，而影像采集硬件又包括倾斜摄影相机和无人机平台两个方面。

我国自主研制的相机系统有：2010年10月刘先林院士团队率先研制成功的第一款国产倾斜相机SWDC-5，后来出现了上海航遥的ANC580、中测新图的TOPDC-5和北京观著的超微传感系列[3]。

如图5所示，数据处理软件系统，市场上有代表性的有：法国空客公司的街景工厂系统、Smart3D Capture系统、和美国的PhotoMesh软件系统[3]。

搭载倾斜摄影相机系统的无人机平台，按照航摄任务的差异，可以是固定翼无人机或者旋翼无人机，只要其续航时间、最大航程和有效载荷等性能满足要求即可。从大量的无人机航摄实践来看，无人机的使用便捷性、飞行安全和用户体验等方面还亟需进一步的改善。

3无人机倾斜摄影技术在应急管理应用前景探索

无人机倾斜摄影技术应用十分广泛，下面将探讨该技术在应急管理领域的几个可能应用场景。

3.1应急管理之防灾救灾

我国国土、海疆辽阔，地形地貌多样复杂，同时又是自然灾害多发频发的国家。以地质灾害为例，山体滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖这些较为严重的灾害多发生在较为偏远且地形地貌复杂的深山老林，人力难以到达。在救灾初期急需掌握第一手灾情，无人机在这些区域游刃有余。通过无人机摄影技术，指挥无人机进入灾害区域将实时图像传回后方指挥中心，让地灾专家及时通过影像掌握地质灾害发生情况，根据影像分析制定地质灾害防治措施;倾斜摄影具有数据收集快速的特性，并可进行量测高度、长度、面积、角度、坡度等参数，通过解译和判读，为准确的判断次生地质类型提供数据支撑;根据需要，利用正射影像图和三维立体模型快速生成各种比例尺线划地形图，更好地满足地质灾害调查的用图需要[5]。

3.2应急管理之损毁评估

损毁评估是指通过一定的观测手段获取灾害后其损毁信息，及时精确的评估损毁情况，并据此开展后续计划和决策。常规的垂直成像方法无法从中提取建筑物立面和三维信息。如图6所示，不能准确的反映损毁程度[6]。

因此，灾害后，依靠无人机倾斜摄影技术可以充分反映的损毁细节，掌握充足、客观的信息，并对目标损毁情况进行评估，对达成正确的决策具有重要的意义。

3.3应急管理之反恐处突

倾斜摄影在反恐处突方面具有很大的优势。三维实景成像可以让指挥着犹如身临其境，为指挥决策提供直观数据。倾斜摄影影像数据可以准确的看到建筑物的门窗、路口、地物间的空间关系，通过量算，可以得到通视情况、制高点位置、路线选择、阻击手位置等关键数据。

4结语

基于网络的态势信息收集、处理、传递与综合利用，对于应急保障的影响将会越发明显。本文概述了基于无人机的倾斜摄影技术的基本原理、特点优势和发展现状，列举了无人机倾斜摄影技术在应急保障中的几种运用模式。基于无人机的倾斜摄影技术正在推动遥感测绘向纵深发展，以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，对地表进行全要素建模，为用户提供了不需解析的直观视觉体验和更加丰富的地理信息。

参考文献

[1] 杨国东，王民水.倾斜摄影测量技术应用及展望[J].测绘与空间地理信息，2016，39（01）：13-15.

[2] HoehleJ.Photogrammetric Measurements in Oblique Aerial Images[J].Photogrammetrie Fernerkundung Geoinformation，2008（01）：7-14.

[3] 李安福，曾政祥，吴晓明.浅析国内倾斜摄影技术的发展[J].测绘与空间地理信息，2014（09）：57-59.

[4] Remondino F，Gerke M.Oblique Aerial Imagery–A Review[C].Photogrammetric Week，2015.

[5] 龚善荣，龚建军.无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害调查中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2018（17）：78.

[6] 林月冠.倾斜摄影技术在灾后建筑物损毁评估中的应用分析[J].地理信息世界，2016（01）：108-114.