计算机数字化摄影测量技术在工程测量中的应用

李文涛

内容摘要 倾斜摄影测量技术是一种利用计算机数字化的摄影测量技术，它作为近些年发展起来的一项测绘遥感方面的高新技术，不同于传统的摄影测量技术，使用这项技术不仅能得到正摄影像，还可以获得真实的侧面纹理信息。该技术比传统的摄影测量技术更为快速、准确、便捷，且通过该技术可以更加清晰准确地描述、获取地理信息。该技术在智慧城市三维单体和整体的模型构建、测绘工程，以及城市化建设中地质灾害早期识别等方面都有应用。

关键词 计算机 摄影测量技术 工程测量 三维模型

1 引言

近些年，随着城市规划的不断扩张，以及城市旅游业的发展，人民对于城市生活环境要求的不断提高，随之有了对更高精度的空间模型甚至能够实时观测实景模型的需求，因此“智慧数字城市”被迅速推广，构建“智慧数字城市”是各大城市的迫切需求。

目前大比例尺地形图在测绘领域占有较大份额。传统地形测绘方式，主要运用经纬仪、水准仪和GPS等测量仪器进行一定比例精度下的数据采集，但这种测绘方式在测绘大比例地形图时，不仅效率低，周期长，而且成本很高，特别是有些区域测量环境不佳，很难精确快速地绘制出地形图。

我国提出构建“双核联动、多中心支撑”网络化功能体系，实施智慧城市空间发展战略。但我国某些地区富含砂砾卵石土、膨胀性黏土，含有膏盐、泥岩，存在溶蚀性和腐蚀性、崩塌、滑坡等诸多地质问题。这就需要对城市空间做出精确的地形绘制图，为城市发展提供有力支持。

2 计算机数字化倾斜摄影测量在城市三维构建中的应用

2.1 倾斜摄影测量在城市三维建模上的应用原理

城市三维模型，为“智慧数字城市”提供了基础数据，从而构建“智慧数字城市”的重要框架，同时，倾斜摄影数据和三维模型也是城市计算机数字化的一个重要载体。三维激光扫描技术又称高清晰测量技术，是一种非接触式主动测量技术。它获取信息的方式是利用三维激光扫描仪发射激光得到被测物的信息，如被测物体表面三维坐标、反射强度等。三维激光扫描技术需要利用倾斜摄影测量技术，倾斜摄影测量技术是近些年在国际测绘遥感领域新兴的一项高新技术。不像以往传统航空摄影只能从垂直角度拍摄，它是在同一个飞行平台上搭载多台传感器，从垂直、倾斜等多个不同角度采集影像。值得一提的是，利用倾斜摄影测量技术，研究人员可分析研究倾斜影像，尤其是重点分析研究倾斜影像的分辨率。早在2011年中国测绘学会学术年会上，张祖勋院士指出可将激光雷达技术与摄影测量技术相结合应用在城市三维建模中。

该结合应用可阐述解释城市三维单体模型的原理和应用，分析研究三维单体模型量测技术的基础理论，向模型提供丰富的纹理信息，以此高效完成城市三维建模。利用该技术能够真实地呈现符合人眼视觉的城市场景，为大数据时代建设“智慧数字城市”提供空间地理信息。

2.2 城市模型计算机数字化

城市模型数字化离不开计算机。通过计算机的数字化，城市模型信息存储、交流及监测过程中的数字化、智能化程度得到极大提升，而且获得的三维数字模型具有极高的准确性、还原性与真实性，能够高效地进行信息传递与交流。由此看来，倾斜摄影测量技术不单可以满足城市数字三维建模需要。同时，城市三维模型在计算机中作为各大建筑与区域等数据的重要载体，自然地赋予其中单体相应的属性，如道路、建筑名称、面积、年份、长度等。城市数字化用其准确的空间位置和属性信息为城市建设提供充分的基础数据，供规划、监测、城管等相关部门使用[1]。

3 倾斜摄影测量技术在测绘工程中的应用

3.1 无人机倾斜摄影技术在大比例尺地形图测绘上的应用原理

近些年，航空摄影测量技术日新月异，尤其是无人机倾斜摄影技术不断地更新换代，它改善了传统摄影测量容易受到云层和天气干扰，并且只能获取地面要素的高度或顶部的纹理信息的不足，该技术能够快速高效地得到客观、全面的地面、建筑和自然物体的数据信息，大比例尺地形测绘的可操作性被极大提高。

目前，大比例尺地形图在测绘领域占据着较大的比例。在测量这类地形图时，地形图测绘一般会存在一定程度的测绘偏差。测绘人员为了对地形图进行精度检测的测量与检查，保证测绘结果的精确度，会布置多个散点来提高检测精度，并灵活选择无投影差的摄影测量区域，通过采集全要素的模式，得出三维测图的多维度测绘环境，建立出精度较高的测绘地形图。通过多次测量与误差校正，才能确保最终的测量图与实际地形地貌保持高度一致，这就导致了效率过低。

3.2 测绘技术应用与计算机技术

测绘技术应用领域非常广泛，主要是采用计算机、网络和信息技术等，对地形进行测量，将设计图上的某些特征信息转化成特定的图形。随着计算机技术等的发展，测绘技术已经有了长足的进步。近些年，测绘技术为土地资源规划和城市区位发展提供了科学准确的参考数据[2]。

4 无人机倾斜摄影技术在地质灾害早期识别的应用

4.1 无人机倾斜摄影技术在地质早期识别的应用原理

在智慧城市化建设过程中，通过无人机倾斜摄影技术可对地质灾害进行早期识别。技术人员用完成的倾斜摄影成果还原研究区的真实三维实景场景，实现全要素覆盖、地质灾害形变的识别。构建识别区三维立体实景模型、高分辨率正射影像，采用正射影像与倾斜摄影真实三维实景场景相结合，进行综合分析。通过对正射影像DOM进行监督分类与人工干预相结合的方法进行，结合倾斜摄影真实三维实景场景分析研究区内的形变。综合分析识别形变区、建设施工区，分类划定影像监督（工程建设区与非工程建设区），再进行地面调查，核查形变区，进行风险评价，划定威胁区范围。

之前，已有学者在地灾早期识别应用方面做研究工作。巨袁臻基于無人机摄影测量技术，通过多期数据处理对比，早期识别黑方台黄土滑坡;褚宏亮利用三维激光扫描技术，研究重庆南川金佛山颤子岩危岩体、抚顺西露天矿南邦滑坡等灾害，总结出基于三维激光扫描技术的地灾调查、监测的早期识别方法。

4.2 倾斜摄影计算机自动化建模

倾斜摄影计算机自动化建模之所以不会存在人为的选择性构建和修饰，是因为它是在航拍影像和控制点的基础上采用计算机自动构建。这就可以还原真实场景的完整面貌，避免人为干预，实现全要素覆盖。倾斜摄影自动化建模具有高效率、高精度、高真实感、低成本的优点。该技术在城市化建设过程中地质灾害的早期识别上，有着独特的优势。

5 结语

倾斜摄影技术具有用来测量的诸多方面的优势，而且目前也已经拥有了多方面的应用市场。第一，以无人机航空摄影测量为技术基础来获取实验区域影像数据，从而快速实现该区域的三维单体模型构建。第二，倾斜摄影测量技术能满足大比例地形测绘精度要求。现代测绘技术，尤其是数据化测绘技术应用在各个领域当中，可以有效提高测量工作质量，减少结果差异性，有效保证测量准确性。在进行大比例尺地形图的测量过程中，根据实际的地形特征，灵活运用测量方式，可以保证测绘的精确度，降低测绘误差的发生率。而在地质灾害早期识别中，无人机倾斜摄影技术具有效率高、投入少、精度高的优势。这些优势方便技术人员快速解译、分析、识别城市化建设过程中的地质灾害问题。

【参考文献】

[1]施骏骋.倾斜摄影测量应用于城市三维单体模型构建的研究[D].昆明：昆明理工大学，2016.

[2]巨正平，路云.基于无人机倾斜摄影测量技术在大比例地形测绘中的应用探讨[J].江西科学，2019，37（5）：723-726.